Atrás da foto 51 (a foto que mudou o mundo)

Há 60 anos um artigo descrevendo a estrutura do DNA foi Publicado na Nature. A foto 51 foi importante para a descoberta de Watson e Cricks, e é com certeza a mais famosa imagem de cristalografia de raios-x do mundo. Mas o que suas sombras e pontos em forma de cruz realmente significam? Katherine Nightingale, repórter da BBC, encontrou-se com o professor de biofísica molecular da universidade King’s College de Londres , Brian Sutton, para uma explicação sobre a imagem e sua história.

Imagem

Quando e onde a Foto 51 foi tirada?

Ela foi tirada em maio de 1952 por Rosalind Franklin e seu estudante PhD Raymond Gosling na unidade de Biofísica da MRC. Franklin, um biofísico, havia sido recrutado para a unidade para trabalhar na estrutura do DNA. A unidade era na época, parte do campus da Universidade King’s College em Londres e era administrada por Sir John Randall, que havia transformado uma parte do departamento de física para estudar problemas biológicos. Literalmente, o departamento foi levado três andares abaixo no porão, sob o laboratório de química, abaixo do nível do Thames.

A Unidadede Biofísica MRC mudou-se para Drury Lane na década de 60 e mais tarde tornou-se o Instituto Randall. Eu agora trabalho em sua mais recente encarnação – a Divisao Randall de Biofísica celular e molecular. Então a foto 51 tem significado duplo para mim: eu sou um cristalógrafo de raios-x então é parte da minha herança nesse aspecto, mas todos nós estamos orgulhosos com essa conexão com o trabalho da década de 50.

O que é a Cristalografia de raios-x?

Trata-se de um método há muito estabelecido de determinar a estrutura de moléculas bombardeando-as com raios X – na verdade, faz exatamente 100 anos desde que as primeiras estruturas foram determinadas por William Henry Bragg e seu filho William Lawrence Bragg. As moléculas ficam num formato de cristal ou similar, para que quando os raios-x refletirem nos elétrons nos átomos das moléculas, eles espalhem-se num padrão único e especifico –  exatamente como na foto 51 – e possa-se usar esse padrão para inferir a estrutura. Hoje em dia nós obtemos milhares de imagens de ângulos diferentes e construímos uma imagem digital da estrutura.

Como teria sido feito nos anos 50?

Na verdade, a técnica não seria muito diferente, apesar de que teria sido um processo muito mais meticuloso e demorado. Franklin e Gosling usaram uma forma muito pura de DNA e tornaram-se especialistas em dividi-los em amostras para análise. Dentro de cada amostra havia um grande numero de espirais de DNA alinhadas próximas umas as outras – você não pode fotografar uma espiral em sua forma convencional porque é pequena demais.  A amostra de DNA era fixada num suporte e selada numa câmera, em frente a um pedaço de filme de raios-x, e então exposta a raios-x por dias – a esperança era de que a amostra não se movesse! Ainda mais perigosamente, hidrogênio era borbulhado na água e dentro da câmera para impedir que os raios-x lançassem moléculas no ar. O filme era então revelado e os padrões surgiam diante dos olhos dos pesquisadores. Raymond Gosling frequentemente fala sobre a emoção de revelar os filmes no porão do King.

Então, o que nós realmente estamos olhando ao olharmos a foto 51?

A foto 51 é uma imagem da mais hidratada forma “B” do DNA. Franklin e Gosling estiveram experimentando se a humidade na qual eles mantinham as amostras danificaria as imagens. Eles tiraram uma série de fotos – a foto 51 foi tirada na humidade mais alta, em torno de 92 por cento.

As manchas mais escuras indicam onde o filme foi repetidamente bombardeado por raios-x refratados de aspectos regulares de dentro da molécula. As manchas escuras no topo e no fundo da figura, por exemplo, representam “bases” de DNA, as quatro partes do DNA que formam o código genético – as manchas são escuras porque existem bases demais, todas dispostas de maneira normal. Pode-se descobrir a distancia entre bases na estrutura medindo a distância entre as manchas escuras no filme e fazendo um cálculo baseado no quão longe a amostra de DNA estava do filme de raios-x e foi orientada no feixe do raio-x. Neste caso é 3.4 Ångstroms, uma unidade de medida equivalente a 0.1 nanómetro.

E os pontos em forma de cruz?

Para pessoas como Watson e Crick, que já estavam construindo modelos, essa cruz quer dizer espiral. Maurice Wilkins, que trabalhou com DNA separadamente de Franklin, mostrou essa foto para Jim Watson quando ele veio visita-lo e ela realmente o animou – ele correu de volta para Cambridge até o Laboratório Cavendish para contar para Francis Crick sobre o ocorrido. Muito foi dito e escrito sobre esse momento e algumas pessoas acham que Wilkins não deveria ter compartilhado a foto, mas ele a tinha legitimamente como parte dos arquivos de Rosalind (que em breve iria para a Universidade Birbeck) e era de seu interesse que a pesquisa na estrutura progredisse, porque ele desejava que o Reino Unido superasse Linus Pauling nos EUA na descoberta da estrutura.

A razão pela qual a cruz indica uma espiral é que os braços da cruz representam os planos de simetria numa espiral vista pelo lado: O “zig” e o “zag”, por assim dizer, das curvas da espiral. É difícil ver com clareza, mas há dez bolhas em cada braço da cruz antes de chegar na parte com a grande mancha negra no topo, e isso quer dizer que existem dez bases empilhadas uma sobre a outra em cada curva da espiral. Na verdade, uma das bolhas não esta presente, a quarta se você contar a partir do centro do modelo, e isso indica que uma amostra de DNA está ligeiramente comprimida contra a outra. 

Se Franklin tinha toda essa informação, por que ele não sugeriu a estrutura?

Bem, é difícil dizer, mas uma razão provável é que Rosalind havia escolhido focar sua atenção em suas fotos de raios-x de uma forma menos hidratada de DNA “A”, que parecia mostrar muito mais informação e com a qual ela esperava calcular a estrutura diretamente, ao invés de construir modelos. Na verdade, essas fotos da forma “A” revelaram uma informação essencial, as duas tiras de DNA corriam em direções opostas, apesar de que nem Rosalind nem os outros deram importância a isso, até que Francis Crick percebeu sua relevância antes de construir o modelo final.

Ela não voltou suas atenções para a foto 51 até o começo de 1953. É possível notar através de suas anotações que uma vez que ela se concentrou nisso, ela colheu toda a informação obre a estrutura através dela – Eu acredito firmemente que se ela tivesse mais tempo, teria resolvido a estrutura. Ela estava muito perto. Watson ficou surpreso que ela aceitou a precisão do modelo deles imediatamente após vê-lo – deve ter sido porque ela percebeu que se encaixava perfeitamente com sua evidência. 

O que aconteceu depois que a estrutura foi publicada?

Franklin já estava trabalhando no Colégio Birbeck no momento em que o artigo da Nature saiu. É óbvio que o modelo de Watson e Crick era apenas isso – um modelo – então ele precisava ser verificado. Wilkins construiu o primeiro modelo preciso de DNA no verão de 1953 e confrontou-o com modelos de difração, como a foto 51. Obviamente a estrutura estava correta – era bela demais para não estar.

 

 www.chromosome.med.br

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