Il segreto nella struttura.

L’estate del 1993 trascorse molto felicemente e anche velocemente, finchè arrivò il momento di varcare quella porta oltre la quale, emozionata ed incuriosita, avevo sbirciato tutte le volte mi era capitato di passare da là. Un lungo corridoio buio, vari studi e laboratori, la segreteria amministrativa e sempre quello strano odore che non riuscivi a capire da quale infernale miscuglio veniva fuori.

Quando sei studente il tuo interesse primario è quello di superare l’esame. Passi gran parte del tuo tempo sui libri e come unico obiettivo quello di finire il programma, che segui dettagliatamente, magari costruendo un piano di lavoro molto personalizzato e da rispettare, a volta anche a fatica, poi, una volta finito, inizia la fase di memorizzazione.

Per quanto mi riguarda tanti dei miei esami sono stati preparati insieme ad alcuni colleghi, spesso in allegria, soprattutto quando ci si ritrovava in ambiente universitario. E quindi la biblioteca centrale, oppure gli alloggi universitari, le aule vuote di lezione alla fine dei corsi. In particolare, quando si studiava in biblioteca centrale avevamo costituito un gruppo molto eterogeneo di persone, sia per quanto riguarda i corsi di laurea inseguiti, che le nostre età anagrafiche e stabilito una unità di misura dello studio. Mi spiego meglio. Il gruppo si componeva di una decina di persone, studenti in biologia, in ingegneria, in lettere, storia e anche economia e commercio (uno studente che però proveniva da altra università). L’appuntamento era alle 9.30 circa nella grande biblioteca, chi arrivava per primo prendeva il posto per tutti, poi una volta ritrovati ognuno si dedicava alla sua tipologia di studio. Il divario più evidente era fra uno di noi soprannominato “il papa”, data la sua enorme mole di anni FFC (Fortemente Fuori Corso) ed uno studente in ingegneria, bravissimo e da un nome poco conosciuto, Vinicio. Da qui avevamo coniato l’unità di misura dello studio, ossia il “Vinicio”. Alla fine di ogni giornata ci si confrontava quanti Vinici si era studiato. Bellissime le prime giornate di primavera, quando all’ora di pranzo si scattava tutti in piedi ed evitando la solita mensa oltrepassavamo i tunnel della montagna raggiungendo il più vicino mare. Tutti stesi al sole, fra i panini, le bibite, magari un po’, ma solo un po’, di birra e tante risate. Dopo qualche ora si rientrava.

L’incontro fra Jim Dewey Watson, 24 anni, e Francis Compton Crick, 36 anni, nasce agli inizi degli anni ’50, quando Watson raggiunse l’università di Cambridge per dedicarsi alle tecniche ai raggi X. I due erano legati da una convinzione e cioè che la conoscenza della struttura tridimensionale del DNA avrebbe potuto fornire suggerimenti importanti circa la natura stessa dei geni. Il 25 aprile 1953 venne pubblicato su una prestigiosa rivista scientifica un articolo dove veniva suggerito un modello di struttura del DNA (J.D. Watson, F.H.C. Crick. Molecular structure of nucleic acids. A structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature 171, April 25 1953, 737-738).

Partendo da una serie di dati già noti e soprattutto utilizzando esperimenti di diffrazione e di cristallizzazione ai raggi X, condotti Maurice Wilkins e Rosalind Franklin,

si giunse alla conclusione che la molecola del DNA è composta da due catene polinucleotidiche avvolte l’una sull’altra a formare una doppia elica ad andamento destrorso, il cui scheletro è costituito da molecole alternate di zucchero (deossiribosio) e gruppi fosfato legate in maniera covalente, avvolte intorno a un asse centrale al cui interno sporgono le basi azotate, legate fra loro in maniera specifica e da tenere uniti i due filamenti.

Una unità nucleotidica è costituita da una base azotata, lo zucchero deossiribosio e un gruppo fosfato.

Il legame fosfodiesterico è quello che si forma in una catena polinucleotidica tra il fosfato associato al carbonio in posizione 5′ dello zucchero di un nucleotide e il carbonio in posizione 3′ dello zucchero del nucleotide successivo.

In questo modo il polinucleotide viene ad avere una direzionalità: ad una estremità della catena è presente un ossidrile libero (-OH) al carbonio in posizione 3′, mentre l’altra estremità presenta un gruppo fosforico (-PO₄) al carbonio in posizione 5′. Perciò ogni filamento ha una estremità 5′ ed una 3′, i due filamenti corrono in senso opposto e si dice perciò che sono antiparalleli.

Torniamo alle basi azotate. Abbiamo due gruppi: le purine, con una struttura a due anelli e le pirimidine, che hanno un solo anello. Nel DNA esistono due tipi di purine, l’adenina (A), e la guanina (G) e due tipi di pirimidine, la citosina (C) e la timina (T).

Soffermiamoci meglio sui legami fra di loro, importanti perché determinano la specificità, dentro cui risiede il significato biologico della molecola.

Il segreto!

Le basi appaiate si incontrano sull’asse centrale dell’elica e sono unite da legami idrogeno. Secondo misure eseguite con la diffrazione ai raggi X la combinazione di due purine occuperebbe uno spazio superiore a quello stabilito dalla misurazione, che è di 2 nanometri. Per cui l’elica verrebbe ad essere distorta. Di contro due pirimidine verrebbero ad occupare uno spazio inferiore a 2 nanometri. Ma, quando una purina incontra una pirimidina, scatta la scintilla…, si scatenano tutte le sintonie, le affinità di legame e le compatibilità di struttura chimica. Si ha una perfetta corrispondenza e la molecola viene a presentare la stessa larghezza per tutta la sua lunghezza.

Inoltre, a causa della struttura stessa delle basi azotate, l’adenina può appaiarsi solo con la timina mediante due legami a idrogeno (A=T) e la guanina soltanto con la citosina formando tre legami a idrogeno (CßG). In tal modo le basi appaiate risultano essere complementari.

Nel 1962 Francis Crick, James Watson e Maurice Wilkins si aggiudicarono il premio Nobel per la medicina.

Purtroppo Rosalind Franklin non ebbe mai la soddisfazione di vedere concretizzata la sua ricerca: un cancro alle ovaie l’aveva uccisa quando aveva solo 38 anni.

Col passare del tempo si comprendono tante cose che ti erano sfuggite durante gli anni goliardici di università. Se il senso dello studio è dentro di te, difficilmente riuscirai a farne a meno, diventa un nutrimento quotidiano deputato a saziare la sete di conoscenza, che puntualmente ogni mattino al risveglio ti tiene all’erta e soprattutto ti sostiene, nei momenti magari più complicati, quando sei un po’ confuso e non riesci a vedere oltre. Il piacere nello studio rimane sempre vivo, è cambiato però l’approccio. Mi piace perdermi fra le pagine ed i concetti. Partire da un argomento e incominciare una ricerca minuziosa, ma che è libera da qualsiasi condizionamento e quindi senza nemmeno accorgermene, che ne so, partendo dalla plasticità neuronale mi ritrovo a leggere una poesia di Pablo Neruda. Il bello non è trovare il filo conduttore, ma sapere che c’è. Anche perché se no si corre il rischio di alimentare una credenza che aleggia fra la gente, i freddi topi di laboratorio…

Ma, noi sappiamo bene che non è così.

In questa avevo pensato che ci fosse stato lo spazio anche per la duplicazione del DNA. Preferisco in un’altra puntata, così per alleggerire.