Otázka pre vedcov: Čo presne môžeme vidieť na fotografii 51 Rosalind Franklinovej?

Na otázku Lidoviek odpovedal dr. Michal Mazur z katedry fyzikálnej a makromolekulárnej chémie Prírodovedeckej fakulty UK.

Röntgenová štruktúrna analýza (v biochémii často nazývaná röntgenová kryštalografia, XRD) je analytická metóda, zaoberajúca sa štúdiom interakcie kryštalických vzoriek s röntgenovým žiarením. Umožňuje určiť absolútnu štruktúru molekúl, tj. polohy atómov, väzbovej dĺžky a uhly v kryštálovej mriežke.

Kryštál je na atómovej úrovni usporiadaný trojrozmerne periodicky, tzn. určitý atómový motív v kryštáli sa opakuje. V určení kryštálovej štruktúry pomáha práve XRD. Pre získanie informácie o štruktúre musíme kryštál ožiariť monochromatickým RTG zväzkom a tak získať jeho pozorovateľný difrakčný obraz.

Pri prechode monochromatického röntgenového žiarenia látkou dochádza k pružnému ohybu (difrakcii) lúčov. Smer a intenzita difraktujúcich lúčov závisí na vnútornej štruktúre vzorky. Zväzok sa pružne rozptyľuje na meranom kryštále a dôsledky tohto javu sú reflexie primárneho (dopadajúceho) zväzku na rovinách, ktoré možno prekladať kryštálovou štruktúrou. Sekundárne (difraktované) žiarenie dopadá na detektor, vďaka ktorému môžeme zaznamenať spôsob, akým sa lúč ohýbal.

Zdroj: Wikimedia Commons

Experimentálne zariadenie pre štrukturálnu analýzu XRD monokryštálu sa nazýva difraktometer, laboratórne je zhruba taký veľký ako šatníková skriňa. Dôkladnejšia analýza zložitejších kryštálov, napr. proteínu, je možná použitím difraktometra, ktoré sú pripojené na synchrotónové žiarenia v RTG oblasti. Súbory difrakčných dát získané synchrotronom (urýchľovač častíc napr. CERN) sú potom kvalitnejšie a poskytujú vyššie rozlíšenie.

Touto metódou získanú snímku 51 pre kryštalické DNA umožnil opis jej štruktúry tzv. dvojité helixy čiže skrutkovice. Odhalenie tejto štruktúry umožnilo odpoveď na fundamentálne otázky: akým spôsobom sú kódované gény.

Celý príbeh snímky 51 je zaujímavý nie len z hľadiska vedy, ale tiež z hľadiska publikovania dát a uznávania účasti spoluautorov vedeckých objavov.

Watson a Crick (objavitelia modelu štruktúry DNA, nositelia Nobelovej ceny za fyziológiu alebo lekárstvo 1962, spoločne s Wilkinsom) videli niektoré jej nepublikované dáta vrátane krásnej "fotografie 51," (tu ukázal Watsonovi Wilkins, spolupracovník Franklinovej). Tieto difrakčné dáta boli pre Watsona inšpiráciou (zo vzoru na snímke jasne vyplývala špirálová štruktúra).

Pomocou fotografie Franklinovej a ich vlastných dát vytvorili Watson a Crick svoj slávny model DNA. Príspevok Franklinovej nebol spomenutý autormi, ale po jej smrti Crick vyhlásil, že účasť Franklinovej na objave bola podstatná a rozhodujúca. Na základe príbehu neskôr vznikla hra americkej autorky Anny ziegler (1979) s titulom "Snímka 51".