J.D.沃森（J. D. WATSON）＆ F.H.C.克里克（F. H. C. CRICK）

出版于1953年4月25日《Nature》

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? 我們希望提出化合物脫氧核糖核酸（D.N.A）的結(jié)構(gòu)。我們所提出的結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)纳飳W(xué)意義的新特征。

? 鮑森和科里聯(lián)合提出核酸的結(jié)構(gòu)。他們在出版前友好地向我們提供了他們的手稿。他們的模型堅持由三條相互盤繞的鏈，磷酸在纖維軸的內(nèi)側(cè)，堿基在外側(cè)。在我們看來，這種結(jié)果并不令人滿意，原因有兩個：

? ?(1)我們認(rèn)為X射線衍射圖的作用對象是化合物（指的是鹽類物質(zhì)），而不是磷酸，如果沒有酸性氫原子，就不清楚究竟是什么使得結(jié)構(gòu)保持，特別是當(dāng)軸附近的的帶有負(fù)電的磷酸鹽相互排斥。

? （2）他們的模型中一些分子之間的間距太小，會導(dǎo)致相斥

? 弗雷澤（在媒體上）也提出了另一種三鏈結(jié)構(gòu)。在他的模型中，磷酸鹽在外面，堿在里面，通過氫鍵連接在一起。所描述的這種結(jié)構(gòu)定義不明確，因此，我們將不作評論。

? 我們希望為D.N.A提出一種完全不同的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有兩個螺旋鏈，而且兩個螺旋鏈圍繞著同一個軸盤旋（見下圖）。我們做了通常的化學(xué)方面的假設(shè)，即每條鏈由磷酸二酯基團組成，這些基團通過3'，5'鍵連接p-D-脫氧-呋喃核糖殘基。兩條鏈（但不是它們的基部）通過垂直于纖維軸的二元組連接。兩條鏈都遵循右旋螺旋，但由于二元組，兩條鏈中的原子序列以相反的方向運行。堿基在螺旋的內(nèi)部，磷酸鹽在外部。。糖和原子在Ft附近的構(gòu)型接近于富爾伯格的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型，糖大致垂直于f，，，6，，Jf，JU ^ v，，與附著的堿基有關(guān)。每條鏈上每3-4 A有一個殘留物。我們假設(shè)同一鏈中的相鄰殘基之間的角度為 36，因此該結(jié)構(gòu)在每個鏈上出現(xiàn) 10 個殘基后重復(fù)，即在 34 A 之后。磷原子與纖維軸的距離為10 A。由于磷酸鹽在外面，陽離子很容易獲得它們。

? 這個數(shù)字純粹是圖解性的。兩條絲帶象征著兩條磷酸鹽糖鏈，而氫鍵將成對的堿基固定鏈成鏈。垂直線標(biāo)記盤旋公共軸。

? 該結(jié)構(gòu)是張開的，其含水量相當(dāng)高。在較低的含水量下，我們預(yù)計核酸鏈底座會傾斜，以便結(jié)構(gòu)變得更加緊湊。

? 該結(jié)構(gòu)的新特征是兩條鏈通過嘌呤和嘧啶堿基結(jié)合在一起的方式。底座的平面垂直于豎軸。堿基彼此成雙，一個鏈上的單個堿基與另一個鏈上的單個堿基以氫鍵相連，因此兩者以完全相同的高度并排。其中一個必須是嘌呤，另一個必須是嘧啶才能發(fā)生鍵合。氫鍵的組成如下：嘌呤位置1組合嘧啶位置1;嘌呤位置 6 組合嘧啶位置 6。

如果假設(shè)堿基僅以最合理的互變異構(gòu)形式（即，酮而不是烯醇構(gòu)型）出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中，則發(fā)現(xiàn)只有特定的堿基對可以鍵合在一起。這些組合是：腺嘌呤（嘌呤）與胸腺嘧啶（嘧啶），鳥嘌呤（嘌呤）與胞嘧啶（嘧啶）。

? 換句話說，如果腺嘌呤在任一鏈上形成一對成員，那么根據(jù)這些假設(shè)，另一個成員必須是胸腺嘧啶;鳥嘌呤和胞嘧啶也是如此。單個鏈上的堿基序列似乎不受任何限制。但是，如果只能形成特定的堿基對，則如果給定一條鏈上的堿基序列，則自動確定另一條鏈上的序列。

? 實驗發(fā)現(xiàn)，腺嘌呤與胸腺嘧啶的量之比，以及鳥嘌呤與胞嘧啶之比，對于脫氧核糖核酸總是非常接近于1。換句話說在雙鏈DNA總數(shù)上腺嘌呤與胸腺嘧啶的量相等，以及鳥嘌呤與胞嘧啶數(shù)量相等。

? 用核糖代替脫氧核糖構(gòu)建這種結(jié)構(gòu)可能是不可能的，因為額外的氧原子會使部分原子接觸太近而使結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

? 先前發(fā)表的關(guān)于脫氧核糖核酸的X射線數(shù)據(jù)不足以對我們的結(jié)構(gòu)進行嚴(yán)格的測試。據(jù)我們所知，它與實驗數(shù)據(jù)大致兼容，但在與更精確的結(jié)果進行檢查之前，必須將其視為未經(jīng)證實。下文通報中列舉了其中一些建議。當(dāng)我們設(shè)計我們的結(jié)構(gòu)時，我們不知道那里呈現(xiàn)的結(jié)果的細節(jié)，這主要取決于（但不完全）基于已發(fā)表的實驗數(shù)據(jù)和立體化學(xué)的論證。

?我們注意到，我們假設(shè)的特定配對立即表明遺傳物質(zhì)可能存在某種復(fù)制機制。

? 該結(jié)構(gòu)模型的全部細節(jié)，包括構(gòu)建它時假設(shè)的條件，以及原子的一組坐標(biāo)，將在其他地方發(fā)布。

? 我們非常感謝Dr. Jerry Donohue不斷的建議和批評，特別是在原子間距離方面。我們也受到?Dr. M. H. F. Wilkins ，?Dr. R. E. Franklin及其倫敦國王學(xué)院同事未發(fā)表的實驗結(jié)果和思路所提供的對一般規(guī)律了解的激勵。我們中的一個人沃森（J. D. WATSON）已經(jīng)得到了（美國）國家嬰兒癱瘓基金會的獎金。

參考：

1.???? Pauling, L., and Corey, R. B.,?Nature,?171, 346 (1953);?Proc. U.S. Nat. Acad. Sci.,?39, 84 (1953).

2.???? Furberg, S.,?Acta Chem. Scand.,?6, 634 (1952).

3.???? Chargaff, E., for references see Zamenhof, S., Brawerman, G., and Chargaff, E.,?Biochim. et Biophys. Acta,?9, 402 (1952).

Wyatt, G. R.,?J. Gen. Physiol.,?36, 201 (1952).

4.???? Astbury, W. T.,?Symp. Soc. Exp. Boil.?1,?Nucleic Acid, 66 (Camb. Univ. Press, 1947).

5.???? Wilkins, M. H. F., and Randall, J. T.,?Biochim. et Biophys. Acta,?10, 192 (1953).

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注：