Watson-Crick-Modell

Das Watson-Crick-Modell ist ein DNA-Strukturmodell der beiden Forscher James Dewey Watson und Francis Crick, welches erstmals alle bis 1953 gesammelten Informationen über die DNA zusammen führte. Durch Watson und Cricks bis heute anerkanntes und vielfach bewiesenes räumliches Modell der DNA als Doppelhelix, ließ sich erstmalig die DNA-Replikation erklären.

Hintergrund

Vor Watson und Cricks Veröffentlichung 1953 war sich die Forschung über die DNA noch größtenteils uneins. Die Erforschung der DNA war zwar zu jener Zeit bereits ein durchaus belebtes Forschungsgebiet, jedoch forschten viele Wissenschaftler auf relativ spezialisierten Gebieten in diesem Bereich. Problematisch war, dass die Wissenschaft zu dieser Zeit zwar die Bestandteile der DNA kannte, nicht jedoch ihre räumliche Struktur. Daraus ergaben sich Lücken in der Erklärung der Proteinbiosynthese, und damit in der Erklärung der Zellteilung. Bis 1953 wurde deshalb "interimsmäßig" (und aus Mangel an alternativen Theorien) angenommen, dass die DNA ein Einzelstrang aus Basen, Phosphorsäure und Desoxyribose wäre.

Ein Modell des DNA-Aufbaus

Watson und Crick erkannten durch das Zusammentragen bereits bestehender Erkenntnisse um die DNA und das Erstellen verschiedener Röntgenbilder, dass diese nicht wie bisher angenommen aus einem Einzelstrang von Basen besteht, sondern sich zwei ähnelnde Stränge schraubenförmig bzw. helical („helix“ = Wendel) umeinanderwinden, also eine Doppelhelix bilden. Mit Hilfe von Molekülmodellen fanden Watson und Crick heraus, dass das "Rückgrat" der DNA ein Strang aus jeweils aufeinander folgendenen Molekülen Phosphorsäure und Desoxyribose ist. An jeweils jedem Molekül Desoxyribose dockt eine Base an. Mit Hilfe des zeitgleich forschenden Erwin Chargaff ließ sich zusätzlich erklären, dass die Basen innerhalb der Doppelhelix nach Innen zeigen und sich in einer bestimmten Art und Weise paaren.

Nach diesem Prinzip der komplementären Basenpaarung sind das Adenin mit Thymin (über zwei Wasserstoffbrückenbindungen) und Guanin mit Cytosin (über drei Wasserstoffbrücken). Die Basensequenz, also die Reihenfolge der Basen in einem Strang, bestimmt damit die Basenreihenfolge im anderen, komplementären Strang. Die Folge dieser Paarungen ist ein antiparalleler Aufbau der beiden Stränge. Das heißt, die Zucker-Phosphat-Rückgrate des einen Stranges sind quasi „kopfüber“ angeordnet. Die 5‘  3‘ – Richtungen verlaufen damit entgegengesetzt.