Histoire de la Biologie Histoire de la Biologie MoleculaireMoleculaire

Les gènes sont sur les chromosomes

proteines

Ou ADN

1866 1928 – Frederick Griffith

Frederick Griffith(1877-1941)

F. Griffith décrit la présence d’un principe transformantResponsable d’un changement de phénotype des pneumocoquesR (rough) non pathogènes en S (smooth) pathogène.

La souche S (smooth) possède une capsule que n'a pas la souche R (rough)

Les bactéries de la variété R sont dépourvues d'une enveloppe de polysaccharides qui recouvre les bactéries normales de la variété S. Cette enveloppe, appelée capsule, protège la bactéries contre les attaques du système immunitaire.

(l'absence de la capsule est due à une mutation causant une anomalie dans une des enzymes nécessaires à la synthèse de cette capsule)

1866 1928 – Frederick Griffith

Souche S Souche R

1866 1928 – Frederick Griffith

Experience de Griffith

1866 1928 – Frederick Griffith

présence d’un principe transformantResponsable d’un changement de phénotype des pneumocoquesR (rough) non pathogènes en S (smooth) pathogène.

Phoebus Aaron Levene(1869-1940)

1866 1929 – Phoebus Aaron Levene

•Identification du sucre dans l’acide thymonucléique: le 2-désoxyribose

•Les protéines semblaient toujours être les meilleurs candidats pour véhiculer une information génétique.

1866 1941 – Beadle Tatum

George Wells Beadle(1903-1989)

Edward Lawrie Tatum(1909-1975)

Les gènes contrôlent la synthèse des enzymes. Un gène une enzyme

Prix Nobel de Physiologie et de Médecine

1958

Modèle d’étude: le champignon Neurospora crassa

L'analyse génétique des mutants de Neurospora crassa montre que chacune des déficiences ségrége de façon mendélienne

04/02/0904/02/0999

Protocole de sélection des mutants auxotrophes

Mutant arg-

Milieu minimum

Milieu complet

04/02/0904/02/091010

Oswald Avery(1877-1955)

1866 1944 – Oswald Avery

•Purification du facteur transformant à partir de 1935

•Toutes les expériences conduisent au même résultat, le principe transformant n’est pas une protéine mais un acide nucléique de type désoxyribonucléique.

1866 1944 – Oswald Avery

1866 1944 – Oswald Avery

RéférenceAvery, O.T., McLeod, C.M. & McCarthy M. (1944) Induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from Pneumococcus Type III J. Exp. Med. 79, 137-158.

•Le facteur transformant résiste aux températures auxquelles les protéines sont dénaturées

•Les tests colorimétriques prouvent qu’il n’y a pas dans le matériel transformant purifiés, ni protéines, ni ARN mais seulement de l’ADN.

•Les tests enzymatiques montrent que le principe transformant est insensible aux enzymes qui dégradent les protéines et les ARN.

1866 1949 – Erwin Chargaff

Erwin Chargaff1905-2002

• Erwin Chargaff est un biochimiste d'origine autrichienne ayant émigré aux USA en 1934

• Il montre alors que le rapport A+T/C+G est variable selon les espèces, mais constant pour tous les membres d'une espèce donnée.

RéférenceChargaff, E. (1950) Chemical specificity of nucleic acids and mechanism of their enzymatic degradation. Experientia 6, 201.

•Chargaff montre par ailleurs que le rapport C/G ou A/T est à l'inverse constant et quasiment égal à un chez toutes les espèces étudiées.

1866 1951 – Rosalind Franklin

Rosalind Franklin1920-1958

Chercheur au King’s College de 1950-1953

J. T. Randall1905-1984

Maurice Wilkins1916-2004

Raymond Gosling(1926- )

1866 1951 – Rosalind Franklin

Forme A

1866 1951 – Rosalind Franklin

Forme B

Sodium deoxyribose nucleate from calf thymus, Structure B, Photo 51, taken by Rosalind E. Franklin and R.G. Gosling.  - May 2,1952

1866 1952 – Rosalind Franklin

RéférencesFranklin, R.E. & Gosling R.G. (1953) Molecular configuration in sodium thymonucleate. Nature 171, 742.Franklin, R.E. & Gosling R.G. (1953) Evidence for 2-chain helix in crystalline structure of sodium desoxyribonucleate. Nature 172 156.

1866 1952 – Herschey et Chase

Martha Chase(1930-2003)

Alfred Hershey(1908-1997)

•Modèle expérimental:Bactériophage T2

•Importance de l’ADN dans la reproduction du bactériophage

Injection de matériel génétique

Tête du phage

Queue

Fibre caudale

1866 1952 – Herschey et Chase

Experiencedu

Waring blender

William Lawrence Bragg(1890-1971)

1866 1953 – Watson et Crick

Francis Harry Compton Crick (1916-2004)

James Dewey Watson (1928- )

- Chercheurs au Cavendish de Cambridge

Les deux chercheurs disposent alors des éléments suivants :

• la composition chimique de l'ADN (désoxyribose, bases azotées, et groupements phosphate)

• les clichés de diffraction aux rayons X d'ADN cristallisé, clichés dus principalement à Rosalind Franklin et Maurice Wilkins du King's College. Ces clichés montrent une figure en croix, caractéristique des structures en hélice ;

• les travaux de Erwin Chargaff montrant que le nombre de molécules d'adénine est égal au nombre de molécules de thymine, et que celui de cytosine est égal à celui de guanine

• les analyses en microscopie électronique, qui avaient montré que le diamètre de la molécule d'ADN est de 20 Å, ce qui suggérait que cette molécule comportait deux chaînes de désoxyribose-phosphate.

1866 1953 – Watson et Crick

1866 1953 – Watson et Crick

…. « Il n’a pas échappé à notre attention que l’appariement spécifique des bases que nous avons postulé suggère immédiatement un mécanisme de réplication du matériel génétique »…

1866 1953 – Watson et Crick

• Nature. 1953 Oct 24;172(4382):759-62. Helical structure of crystalline deoxypentose nucleic acid.

WILKINS MH, SEEDS WE, STOKES AR, WILSON HR.

• Nature. 1953 Apr 25;171(4356):740-1. Molecular configuration in sodium thymonucleate.

FRANKLIN SE, GOSLING RG.

• Nature. 1953 Apr 25;171(4356):737-8.Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid.

WATSON JD, CRICK FH.

1866 1953 – Watson et Crick

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962

"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material"

1866 1962 – Watson - Crick - Wilkins

04/02/0904/02/092929

1866 1953 – Watson et Crick

Caractéristiques de la Double Hélice

• L’ADN est une hélice à double brin

•Positions des bases et des sucres dans la double hélice

•Dimension de la double hélice

•Assemblage des deux chaînes de la double hélice par des liaisons hydrogènes

•Les différentes bases peuvent être agencées dans n’importe quel ordre

1866 1953 – Watson et Crick

20Ǻ

3,4nm

La structure en double-

hélice

-10 paires de base par pas d’hélice

- 0,34 nm entre deux paires de base

“It was the late Rosalind Franklin who introduced me to the study of viruses and whom I was lucky to meet when I joined J.D. Bernal’s department in London in 1954. She had just switched from studying DNA to tobacco mosaic virus, X-ray studies of which had been begun by Bernal in 1936. It was Rosalind Franklin who set me the example of tackling large and difficult problems. Had her life not been cut tragically short, she might well have stood in this place on an earlier occasion.”

Aaron Klug1926-

1866 1962 – Watson - Crick - Wilkins

Prix Nobel de Chimie 1982

The Royal Society Rosalind Franklin Award

1866 1958 – Crick

Dogme central de la biologie moleculaire

L'idée d'un flux d'information dans la biosphère est baptisée "Dogme central de la biologie moléculaire" par Francis Crick

1866 1958 – Meselson et Stahl

Matthew Meselson and Franklin Stahl

-Utilisation d’un milieu ayant une densité proche de celle de l’ADN (chlorure de césium)

-Création d’un gradient de densité par ultracentrifugation

04/02/0904/02/093636

1866 1958 – Meselson et Stahl

1866 1960 – Jacob et Monod

Découverte de l’ARN messager

Jacob, Monod et Lwoff, prix Nobel de Médecine et de Physiologie en 1965

Jacob, Monod et Lwoff

Démonstration de l’existence d’un intermédiaireentre l’ADN et les protéines.

1866 1961 – Nirenberg

Décryptage du code génétique

Heinrich Matthaei Marshall Nirenberg(1927-)

Nirenberg, prix Nobel de Médecine et de Physiologie en 1968

Le code génétique

43 = 64 Possibilités

20 acides aminés

Le code est:

- spécifique

- dégénéré

- ponctué

- universel

CUA: 6,2%

CUG: 42,5%