Forschung aus der frühen Ära der Molekulargenetik, die Protein als primären Träger genetischer Informationen unterstützte?

Es ist schwierig, mit einer negativen Antwort zu überzeugen, aber ich gehe davon aus, dass die Antwort auf Ihre Frage lautet, dass die Idee, dass Protein das genetische Material ist, nicht durch Experimente gestützt wurde, sondern eine Annahme war , die auf der konventionellen Meinung beruhte, dass Proteine ​​​​komplexer sind und daher besser geeignet für den Job.

Ich schlage vor, dass Sie früher denken sollten als Bakteriophagen und Hershey und Chase. Bakteriophagen kamen erst nach dem Krieg in die genetische Forschung, und das Hershey/Chase-Experiment (1952) war nur eine strenge Bestätigung der Schlussfolgerung von Avery et al. im Jahr 1944 (erwähnt in diesem Scitable-Artikel ). Das System, das Avery et al. (bakterielle Transformation) ging 1928 auf Griffiths zurück und muss das erste gewesen sein, das jegliche Art von Experimenten auf diesem Gebiet erlaubte. Und ich denke, es ging eher darum, herauszufinden, was passiert, als ein Experiment zu entwickeln, um zwischen Protein und DNA als genetischem Material zu unterscheiden.

Meiner Meinung nach zeigt dies etwas darüber, wie sich die Wissenschaft entwickelt. Sie ist oft abhängig von technologischen Fortschritten und Änderungen des konzeptionellen Rahmens, in dem Wissenschaftler arbeiten. (Manchmal – z. B. Mitchells Hypothese – braucht es die experimentellen Ergebnisse, um diesen konzeptionellen Rahmen zu ändern.) Um auf das Hershey/Chase-Experiment zurückzukommen, wurde dies durchgeführt, als sich das Gleichgewicht des wissenschaftlichen Denkens bereits auf DNA als genetisches Material geändert hatte.

Fußnote: Es ist früher als Sie denken

Ich habe das unten stehende Google-Ngram generiert, um den von Ihnen verwendeten Begriff „Molekulargenetik“ in eine historische Perspektive zu rücken.

Dies zeigt, dass der Begriff „Molekulargenetik“ zur Zeit des Hershey-Chase-Experiments und Watsons und Cricks Postulat der DNA-Struktur in den frühen 1950er Jahren kaum verwendet wurde. Ich denke, dass dies die Tatsache widerspiegelt, dass das Konzept nicht aktuell war. Der populärere Begriff „Molekularbiologie“ gewann an Bedeutung aufgrund der strukturellen Arbeiten an DNA und Proteinen und dem Namen der Zeitschrift, in der ein Großteil der Arbeit veröffentlicht wurde (Journal of Molecular Biology). Die Frage ist, einen Stand der Wissenschaft anzunehmen, der vor den 1950er Jahren nicht existierte.

Für das Folgende verlasse ich mich stark auf Moranges Buch (unten zitiert).

Wie David betonte, ist das definitive Experiment, das zeigt, dass Nukleinsäure und nicht Protein der Träger der genetischen Information ist, das von Avery, MacLeod und McCarthy (1944) . Ihre Schlussfolgerung, dass DNA das „transformierende Prinzip“ ist, wurde jedoch von der wissenschaftlichen Gemeinschaft, insbesondere von den Biochemikern, sehr widerwillig akzeptiert (siehe Cobb, 2014 ), und zwar erst mit dem berühmten „Waring Blender“-Experiment von Hershey und Chase (1953) und darüber hinaus, dass angenommen wurde, dass DNA das Erbmaterial ist.

Um Ihre Frage zu beantworten, was war der Beweis dafür, dass Proteine ​​​​(insbesondere Enzyme) das Erbmaterial sind?

1. Es war bekannt, dass Proteine ​​einer der beiden Bestandteile von Chromosomen sind ( Morange , S. 35)

2. Die Tetranukleotid-Hypothese von Levene , veröffentlicht um 1910, besagte, dass DNA aus einer monotonen, Tetranukleotid-Wiederholungseinheit aufgebaut sei, und dies führte zu der Idee, dass DNA nur eine unspezifische Strukturregel im Chromosom habe ( Morange , S. 34).

3. In den 1930er Jahren waren mehrere Enzyme (einschließlich Urease) von Northrop und Sumner kristallisiert worden, und es wurde eindeutig nachgewiesen, dass Enzyme Proteine ​​und makromolekular sind, wodurch die große Ära der Enzymologie eingeläutet wurde. Verglichen mit der dynamischen Welt der Enzymologie galt DNA als langweilig.

4. 1935 hatte Wendell M. Stanley das TMV-Virus als „ein kristallines Protein, das die Eigenschaften des Tabakmosaikvirus besitzt“ isoliert und die Ergebnisse in Science veröffentlicht . Kristallisation implizierte (fälschlicherweise) Reinheit, und es ist wahrscheinlich verständlich, dass ein so hochkarätiges Ergebnis der Hypothese Gewicht verlieh, dass Gene und Proteine ​​eng miteinander verbunden sind. Dieses Ergebnis wurde jedoch kritisiert. Bawden & Pirie (1938) in Großbritannien wiederholten das Experiment, fanden aber (anders als Stanley) 6 % RNA im Endprodukt ( Morange , S. 65).

5. Beedle und Tatum (1941) hatten die „Ein-Gen-ein-Enzym“-Hypothese veröffentlicht und (um Morange noch einmal zu zitieren ) [S. 35] diese „hatte die mehr oder weniger bewusste Identifizierung von Genen mit Enzymen und Proteinen verstärkt“. Die Idee, dass Enzyme bei der Vererbung wichtig sein müssen, wurde durch die Arbeit von Garrod über angeborene Stoffwechselstörungen weiter verstärkt , die auch Enzyme (insbesondere deren Fehlen) mit erblichen Faktoren in Verbindung brachten ( Fruton , S. 431).

6. Averys Arbeit wurde von einigen Seiten scharf kritisiert, insbesondere von Alfred E. Mirsky , der darauf hinwies, dass eine Spurenverunreinigung durch Proteine ​​als Erklärung nicht ausgeschlossen werden könne. Eine großartige Darstellung der Kontroverse mit Mirsky und der Gründe, warum Averys Arbeit nur langsam akzeptiert wurde, findet sich bei Cobb, 2014 [ pdf ]. Eine interessante Statistik aus diesem Papier: Hershley und Chase haben keine von Averys Papieren zitiert und Hershey wird mit den Worten zitiert, dass „ich von den Ergebnissen selbst nicht allzu beeindruckt war“ ( Cobb, 2014 ). Dies trotz der Tatsache, dass das DNA-Präparat von Hershey und Chase vielleicht 20 % Protein enthielt, das von Avery und Kollegen jedoch weniger als 0,2 % ( Cobb, 2014). Ein Schlüsselpapier der Kontroverse (von Mirksy) finden Sie hier [ pdf ]

JBS Haldane stellte (1942) fest, dass „die Größe eines Gens ungefähr der eines Proteinmoleküls entspricht und es sehr wahrscheinlich ist, dass Gene Proteine ​​sind“ (zitiert von Fruton , S. 430).

Anscheinend hielten die Biochemiker also Proteine ​​für den „Heiligen Gral“ der Vererbung, und diese Einstellung herrschte in manchen Kreisen noch lange nach Watson und Crick vor. Morange (S. 232) weist darauf hin, dass Arthur Kornberg 1958 die DNA-Polymerase entdeckte und 1959 (gemeinsam) mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde . Watson und Crick, deren bahnbrechende Arbeit über DNA 1953 veröffentlicht wurde, wurden erst 1962 so geehrt . Das ist ein interessanter und vielleicht sehr aufschlussreicher Punkt.

Und wo wir gerade von Nobelpreisen sprechen, Avery bekam keinen (er starb 1955), vielleicht teilweise wegen der Kontroverse mit Mirsky (siehe Cobb ). Erwin Chargaff – der von den A/T- und G/C-Verhältnissen – (der Averys Arbeit schon sehr früh als grundlegend akzeptierte) wird mit der Aussage zitiert, dass Averys Arbeit zwei Nobelpreise verdient habe. Und natürlich hat Chargaff selbst keinen bekommen, was er sicherlich verdient hätte. Neben den berühmten Verhältnissen war Chargaff einer der ersten, der darauf hinwies, dass "Unterschiede in den Anteilen oder der Reihenfolge der verschiedenen Nukleotide, die die Nukleinsäurekette bilden, auch für spezifische Wirkungen verantwortlich sein könnten" (siehe Cobb ).

Fruton (S. 416-417) zitiert Francis Crick mit einer Aussage über die Rezeption der Doppelhelix. „Die Reaktion vieler Biochemiker, einschließlich Joseph Fruton, reichte von Kühle bis hin zu gedämpfter Feindseligkeit. Sie hatten lange angenommen, dass die Biologie des Gens auf Proteinen und nicht auf Nukleinsäuren basiert, und hielten das Problem für viel zu schwierig, um es in naher Zukunft anzugehen . Es half nicht, dass die Struktur von zwei Personen vorgeschlagen worden war, die offensichtlich keine Biochemiker waren.“ Fruton (S. 417) weist diese Ansicht zurück und weist darauf hin, dass in ihrem klassischen Lehrbuch (mit Sofia Simmonds) wurde die Watson- und Crick-Struktur für DNA bereitwillig akzeptiert und kommt zu dem Schluss (S. 417), dass „ich nur vermuten kann, dass Francis, der mir während meines Aufenthalts in Cambridge in den Jahren 1962 bis 1963 viel Freundlichkeit entgegengebracht hat, vielleicht zu bereitwillig irgendeinen müßigen Klatsch akzeptiert hat ".

All dies und mehr findet sich nicht nur in Fruton und Morange , sondern auch in Judsons großartigem Buch The Eight Day of Creation (das ich gerade nicht zur Hand habe).

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Nachdem ich auf Davids Kommentar geantwortet hatte, habe ich einige weitere Zitate von Sydney Brenner aus Biochemistry Strikes Back ausgegraben, die ebenfalls (etwas) relevant sind.

„In vergangenen Jahren betrachteten Biochemiker den Rest der Biologie größtenteils als beschreibende Wissenschaft, und vom noch erhabeneren Standpunkt der Physik aus tat Rutherford sie als Briefmarkensammeln ab.

Die Anfänge der Molekularbiologie waren geprägt von einer für viele arroganten Abspaltung der neuen Wissenschaft von der Biochemie. Leute wie ich, deren Antrag auf Zulassung zum Cambridge Department of Biochemistry ignoriert wurde und die nicht einmal die Aufmerksamkeit eines Ablehnungsbescheids erhielten, äußerten oft übertriebene Ansichten über unsere Beziehung zur Biochemie. Unsere Argumentation betraf jedoch nicht die Methoden der Biochemie, sondern nur deren Blindheit, das neue Feld der Informationschemie zu ignorieren.“ ( Brenner, 2000 )

(Er fährt fort: „Ich habe einmal die Bemerkung gemacht, dass 1990 zwei Dinge verschwunden sind: Das eine war der Kommunismus und das andere die Biochemie, und dass nur eines zurückgelassen werden sollte. Natürlich ist die Biochemie nie wirklich verschwunden, sondern blühte zu Tausenden weiter auf ungelesener Seiten biochemischer Fachzeitschriften") ( Brenner, 2000 ).

Einige tolle Referenzen :

Cobb, M. (2014) Oswald Avery, DNA und die Transformation der Biologie Current Biology, Band 24, pR55–R60, kostenloses pdf

Fruton, JS (1999) Proteine, Enzyme, Gene. Das Zusammenspiel von Chemie und Biologie . Yale University Press.

Judson, HF (1996) Der achte Tag der Schöpfung. Macher der Revolution in der Biologie (Ausgabe zum 25. Jahrestag). Cold Spring Harbor Press.

Morange, Michel (1998) Eine Geschichte der Molekularbiologie (übersetzt von Matthew Cobb). Harvard University Press