Celebrate DNA Day 2018 - explore our best genetics research April 25, 2018 Celebrate DNA Day 2018 - explore our best genetics research https://www.genome.gov/10506367/national-dna-day/ https://twitter.com/hashtag/dnaday18

65 1953 -2018 Significado de la Doble Hélice ¡Watson y yo hemos descubierto el secreto de la vida! EL descubrimiento de la estructura universal que hoy celebramos difícilmente puede parangonarse con otro descubrimiento científico. Einstein sintetizó uno de las equivalencias de la física en su sencilla ecuación e=mc2 Mendel en una reglas sencillas estadísticas de transmisión Darwin en un mecanismo denominado selección natural y en el árbol de la vida Mendeleiev en una tabla ordenada de elementos químicos Watson y Crick en una imagen. La sencillez y la gracia de una hélice entrelazada, virtualmente inmortal, responsable del flujo continuado de vida desde su aparición en la tierra, portadora de un texto digital, infinitamente versátil, capaz de codificar organismos de todo tipo, de longitud ilimitada, donde se encuentra escritas las hazañas y avatares de cada una de las especies biológicas que pueblan la Tierra. Es bella. ¿Por qué? Porque es sencilla, por qué sabemos lo que implica y le otorgamos trascendencia inconscientemente. Es el ejemplo supremo de reduccionismo. ¿Qué había que explicar y que se consigue explicar? 65 Aniversario del Descubrimiento de la Estructura en Doble Hélice del DNA

MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS We wish to suggest a structure for the salt of deoxyribose nucleic acid (D.N.A.). This structure has novel features which are of considerable biological interest. Qué había que explicar? El fenómeno genético, la genética formal o clásica, inferencia de genes a partir de la obsevación e fenotipos y su transmisión bajo cruces controlados. Fenomenológico

Antecedentes: La genética clásica y formal Significado de la Doble Hélice Antecedentes: La genética clásica y formal G. Mendel 1865 ··· 1900 1910 1920 1930 1940 1950 | | | | | | | 1865 1865 Qué había que explicar? El fenómeno genético, la genética formal o clásica, inferencia de genes a partir de la obsevación e fenotipos y su transmisión bajo cruces controlados. Fenomenológico Herencia particulada de caracteres fenotípicos

Antecedentes: La genética clásica y formal 1865 ··· 1900 1910 1920 1930 1940 1950 | | | | | | | 1902 1865 1902 Qué había que explicar? El fenómeno genético, la genética formal o clásica, inferencia de genes a partir de la obsevación e fenotipos y su transmisión bajo cruces controlados. Fenomenológico Herencia particulada de caracteres fenotípicos Teoría cromosómica de la herencia

Antecedentes: La genética clásica y formal T. H. Morgan 1865 ··· 1900 1910 1920 1930 1940 1950 | | | | | | | 1910-25 1865 1902 1910-25 Qué había que explicar? El fenómeno genético, la genética formal o clásica, inferencia de genes a partir de la obsevación e fenotipos y su transmisión bajo cruces controlados. Fenomenológico Herencia particulada de caracteres fenotípicos Teoría cromosómica de la herencia Genes recombinan y están ordenados lineamente en cromosomas

Antecedentes: La genética clásica y formal H. J. Muller 1865 ··· 1900 1910 1920 1930 1940 1950 | | | | | | | 1918-47 1865 1902 1910-25 1918-47 Qué había que explicar? El fenómeno genético, la genética formal o clásica, inferencia de genes a partir de la obsevación e fenotipos y su transmisión bajo cruces controlados. Fenomenológico Herencia particulada de caracteres fenotípicos Teoría cromosómica de la herencia Genes recombinan y están ordenados lineamente en cromosomas Genes mutan y evolucionan

Principio de los 40s Material hereditario: Información fenotipo Transmisión Mutación Evolución 1865 ··· 1900 1910 1920 1930 1940 1950 | | | | | | | Qué había que explicar? El fenómeno genético, la genética formal o clásica, inferencia de genes a partir de la obsevación e fenotipos y su transmisión bajo cruces controlados. Fenomenológico 1865 1902 1910-25 1918-47 Herencia particulada de caracteres fenotípicos Teoría cromosómica de la herencia Genes recombinan y están ordenados lineamente en cromosomas Genes mutan y evolucionan

1944: What is life? La parte más esencial de una célula viva puede muy bien denominarse un cristal aperiódico. El cristal aperiódico es un texto cifrado, posiblemente una gran molécula de proteína. El número de átomos no necesita ser muy grande para producir un número casi ilimitado de posibles combinaciones. La genética es la ciencia más interesante de nuestros días Erwin Schrödinger Un libro de gran influencia que cambiaría el destino de muchos físicos y de la biología molecular. Planteamiento de un fisico ingenuo sobre que es la vida . Creemos que un gen es un sólido aperiódico. Prominente labio inferior de la dinastía Habsburgo 3 sigls (XVI y XIX). Estas estructuras materiales no pueden otra cosa que moléculas Una ordenación de átomos que construye sin el torpe recurso de la repetición. Una asociación bien ordenada de átomos, capaz de mantener su orden, es la única estructura material concebible que ofrece una variedad de posibles organizaciones (isoméricas) suficientemente grande como para contener un sistema complicado de determinaciones dentro de reducidos límites espaciales. Lo compara al punto y raya del lenguaje Morse. Dice que los físicos sólo han tratado con cristales periódicos. La diferencia entre ambas estructuras es como la de un papel pintado de pared (en el que el mismo dibujo de repite una y otra vez) y una obra maestra como un tápiz de Rafael (no repetición tediosa, diseño elaborado, coherente y lleno de sentido,. . El texto cifrado que interpretaría la inteligencia absoluta de Laplace y sabría que desarrollaría 1865 ··· 1900 1910 1920 1930 1940 1950 | | | | | | | 1944 1865 1902 1910-25 1918-47

1944: El DNA es el principio transformante Neumonía causada por bacteria Streptococcus pneumoniae Oswald Avery, C. MacLeod y M. McCarty El DNA es el material hereditario Johan Friedrich Miescher (Basilea, 13 de agosto de 1844 - Davos, 26 de agosto de 1895) fue un biólogo y médico suizo. Aisló varias moléculas ricas en fosfatos, a las cuales llamó nucleínas (actualmente ácidos nucleicos), a partir del núcleo de los glóbulos blancos en 1869, y así preparó el camino para su identificación como los portadores de la información hereditaria, el ADN. Osvald Avery 1865 ··· 1900 1910 1920 1930 1940 1950 | | | | | | | 1944 1865 1902 1910-25 1918-47

Química ácidos nucleicos con anterioridad a 1951 Fostato Azúcar Base

Química ácidos nucleicos

1950: Reglas de Chargaff 1. Proporción de purinas = Proporción de pirimidinas A + G = C + T 2. A = T 3. G = C 1865 ··· 1900 1910 1920 1930 1940 1950 | | | | | | | 1950 1865 1902 1910-25 1918-47 1944

1951

Los protagonistas Octubre 1951 Cambridge Empezamos la historia en Sept 1951, un lugar del mundo, Inglaterra, Cambridge. Dos protagonistas principales.

Los protagonistas Cambridge Laboratorio Cavendish Dr. J. Watson 23 años Biólogo F. Crick 35 años Físico Laboratorio Cavendish Dr. J. Watson 23 años Biólogo F. Crick 35 años Físico Cambridge Laboratorio Canvendish-> Legendario laboratorio, descubrimiento estructura átomo. Dirigido por Lawrence Bragg, padre difracción rayos X para elucidar estructura macromoléculas. Estudio macromoléculas. Difracción rayos X. Contraste. Un mayor no doctor. Británico, Crick. Físico pasa a la Biología. Watson, biólogo americano, 23 años, doctor, niño “prodigio”. Idiosincráticos, Arrogancia juvenil y búsqueda de la verdad. La lectura de ¿Qué es la vida? les conmocionó

Los protagonistas Cambridge Laboratorio Cavendish Dr. J. Watson 23 años Biólogo F. Crick 35 años Físico Laboratorio Cavendish Cambridge Laboratorio Canvendish-> Legendario laboratorio, descubrimiento estructura átomo. Dirigido por Lawrence Bragg, padre difracción rayos X para elucidar estructura macromoléculas. Estudio macromoléculas. Difracción rayos X. Contraste. Un mayor no doctor. Británico, Crick. Físico pasa a la Biología. Watson, biólogo americano, 23 años, doctor, niño “prodigio”. Idiosincráticos, Arrogancia juvenil y búsqueda de la verdad.

Los protagonistas Cambridge Londres Laboratorio Cavendish Dr. J. Watson 23 años Biólogo F. Crick 35 años Físico Dra. R. Franklin 31 años Química Dr. M. Wilkins 35 años Físico King’s College Londres Cambridge Laboratorio Canvendish-> Legendario laboratorio, descubrimiento estructura átomo. Dirigido por Lawrence Bragg, padre difracción rayos X para elucidar estructura macromoléculas. Estudio macromoléculas. Difracción rayos X. Contraste. Un mayor no doctor. Británico, Crick. Físico pasa a la Biología. Watson, biólogo americano, 23 años, doctor, niño “prodigio”. Idiosincráticos, Arrogancia juvenil y búsqueda de la verdad. Londres Dr. M. Wilkins 35 años Físico Dra. R. Franklin 31 años Química

Los protagonistas California CalTech Institut Dr. Linus Pauling Estructura α-Hélice Premio Nobel de Química en 1954 por su trabajo en el que describía la naturaleza de los enlaces químicos Dr. Linus Pauling 50 años Químico CalTech Institut

Aproximación experimental resolución estructura 3D Difracción de rayos X Film fotográfico Film fotográfico

Aproximación experimental resolución estructura 3D Modelos moleculares a escala

Línea del tiempo 1951 1952 Otoño Invierno Primavera Verano | | | | 1951 1952 Otoño Invierno Primavera Verano | | | | Watson llega a Cambridge y conoce Crick Encuentro con Wilkins: la estructura es una hélice Seminario Franklin Modelo tres cadenas de Watson y Crick

Modelo triple hélice Watson y Crick

Línea del tiempo 1951 1952 Otoño Invierno Primavera Verano | | | | 1951 1952 Otoño Invierno Primavera Verano | | | | Watson llega a Cambridge y conoce Crick Encuentro con Wilkins: la estructura es una hélice Seminario Franklin Modelo tres cadenas de Watson y Crick Watson y Crick deben abandonar DNA Crick se centra en su tesis estructura hemoglobina Watson obtiene fotografía TMV Pauling pide a Wilkins copia patrón difracción Virus del mosaico del tabaco TMV

Llega manuscrito modelo Pauling Línea del tiempo 1952 1953 Otoño Invierno Primavera | | | Crick visita Wilkins Modelo DNA de Pauling Llega manuscrito modelo Pauling Watson comunica modelo a Wilkins, Franklin se va, fotografía 51 Visitas de Watson a Wilkins

Fotografías de Difracción de rayos X del DNA DNA Forma B Rosalind E. Franklin DNA Forma A

Llega manuscrito modelo Pauling Watson y Crick vuelven al DNA Línea del tiempo 1952 1953 Otoño Invierno Primavera | | | Crick visita Wilkins Modelo DNA de Pauling Llega manuscrito modelo Pauling Watson comunica error modelo a Wilkins - Franklin se va - fotografía 51 Watson y Crick vuelven al DNA

Interpretación del patrón difracción de rayos X en el DNA DNA Forma B

Línea del tiempo 28 de Febrero 1952 1953 Otoño Invierno Primavera | | | Crick visita Wilkins Modelo DNA de Pauling Llega manuscrito modelo Pauling Watson comunica modelo a Wilkins, Franklin se va, fotografía 51 Watson y Crick vuelven al DNA Modelo de cartón de las bases Descubrimiento de la complementariedad 28 de Febrero

Modelos moleculares

Modelos moleculares

Modelos moleculares

Modelos moleculares

Modelos moleculares

Significado reglas de Chargaff Complementariedad de las bases La base de la especifidad del emparejamiento y fundamento de todo el proceso de la ingenieria genética yace en este descubrimiento.

La visión de la estructura

La visión de la estructura

La visión de la estructura La visión de la estructura

http://www.dnai.org/a/index.html

La visión de la estructura La parte más esencial de una célula viva puede muy bien denominarse un cristal aperiódico. Erwin Schrödinger Mensaje codificado ...ACTCTACTG...

James Watson y Francis Crick Concluyen La estructura del DNA es una doble hélice, formada por cadenas orientadas en direcciones opuestas. La estructura se mantiene gracias a enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas que se encuentran orientadas hacia el interior de las cadenas

Replicación exacta La complementariedad de las bases nitrogenadas permite que la secuencia de una cadena sencilla de DNA actúe como un molde para la formación de una copia complementaria de DNA

La estructura es un ejemplo supremo de reduccionismo

La estructura explica: La estructura suministra una explicación asombrosamente simple del fenómeno de la herencia La estructura explica: La naturaleza de la secuencia lineal de los genes (información digital cuaternaria en secuencias unidimensionales de monómeros A,T,G,C) El mecanismo de replicación exacta de los genes La naturaleza química de la mutación La evolución de la información genética

Una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir J. Watson

Línea del tiempo 1952 1953 Otoño Invierno Primavera | | | 1952 1953 Otoño Invierno Primavera | | | Crick visita Wilkins Modelo DNA de Pauling Watson comunica a Wilkins, Franklin se va, fotografía 51 Llega manuscrito modelo Pauling Watson y Crick vuelven al DNA Modelo de cartón de las bases Descubrimiento de la complementariedad Modelo de metal

Recepción del modelo Modelo en metal del DNA

Línea del tiempo 1952 1953 Otoño Invierno Primavera | | | 1952 1953 Otoño Invierno Primavera | | | Crick visita Wilkins Modelo DNA de Pauling Watson comunica a Wilkins, Franklin se va, fotografía 51 Llega manuscrito modelo Pauling Watson y Crick vuelven al DNA Modelo de cartón de las bases Descubrimiento de la complementariedad Modelo de metal Se envía manuscrito Publicación

25 de Abril 1953 It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.

Y ahora las declaraciones de Watson y Crick sobre el ADN Y ahora las declaraciones de Watson y Crick sobre el ADN. Esto es para mí la prueba verdadera de la existencia de Dios Salvador Dalí

Galacidalacidesoxyribonucleicacid, también conocido como Homenaje a Crick y Watson (Descubridores del DNA). Pintura de Salvador Dalí de 1963. Simboliza las tres etapas de la existencia: la vida, la muerte y el más allá La estructura del DNA, en la izquierda, representa la vida. Gala está en el centro y a la derecha una molécula de sal formada con hombres que la apuntan con su fusil y que representa la muerte. Dios se representa en la parte superior, que resucita el espíritu de Cristo, y significa el más allá. Dalí afirmó que la doble hélice es "la única estructura que conecta al hombre con Dios"

Antes pensábamos que nuestro futuro estaba en las estrellas Antes pensábamos que nuestro futuro estaba en las estrellas. Ahora sabemos que está en nuestros genes. James Watson

1962: Entrega premios Nobel

Rosalind Franklin: la dama oscura del DNA

Rosalind Franklin: la dama oscura del DNA Berta Maddox. Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA, Perennial, London, 2003 1920-1958

La doble hélice – James D. Watson 1968

50 aniversario del descubrimiento Watson y Crick 2003 50 aniversario del descubrimiento

Francis Collins talking with James Watson (Cold Spring Harbor Laboratory, May 2015)

Francis Collins talking with James Watson (Cold Spring Harbor Laboratory, May 2015)

Watson-Crick original paper (1953 Nature) El trabajo original de Watson y Crick del 53 es una lectura obligada. Lo podéis bajarlo de este enlace: Watson-Crick original paper (1953 Nature) Annotated version of the Watson and Crick paper Papers http://www.nature.com/nature/dna50/chive.html Celebración 50 aniversario descubrimiento de la doble hélice en la UAB En el libro la doble hélice Watson explica los aspectos científicos y humanos del descubrimiento con un estilo descarado, inusual para los ensayos científicos. La doble hélice es un clásico, un texto apasionante que todo genético debería leer. La historia interminable (actualización de la biografía de Rosalind Franklin realizada por la estudiante de grado de genética Marta Huertas) El octavo día de la creación (un cortometraje 13m1s sobre la historia del descubrimiento de la doble hélice realizado e interpretado por estudiantes del curso 2015-16). Ficha técnica. 

Sant Jordi 2018