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sexta-feira, 28 de outubro de 2022

Grandes Cientistas - Rosalind Franklin, contribuição para a identificação da estrutura do DNA

I. - Quem foi Rosalind Franklin ?


Rosalind Elsie Franklin foi uma química britânica nascida em Londres em 25 de julho de 1920, que contribuiu para o entendimento das estruturas moleculares do DNA, RNA, vírus, carvão mineral e grafite. Rosalind faleceu em 16 de abril de 1958, com apenas 38 anos, acreditando-se hoje que devido ao excesso de radiação tomado durante suas pesquisas.

foto de Rosalind Franklin

Embora seus trabalhos sobre o carvão e o vírus tenham sido apreciadas em sua vida, suas contribuições para a descoberta da estrutura do DNA tiveram amplo reconhecimento póstumo.


Rosalind foi mais um exemplo das cientistas do  século XX  que não foram devidamente reconhecidas e até foram discriminadas pelo fato de ser mulher.




II. Pequeno Histórico de Rosalind


Nascida em uma notável família judaica britânica, Rosalind foi educada em uma escola particular em Norland Place, no oeste de Londres, na Lindores School for Young Ladies em Sussex, e na St Paul's Girls' School, em Londres. Depois, ela estudou Ciências Naturais no Newnham College, Cambridge, na qual se formou em 1941. 

capa do time com a pintura de Rosalind Franklin segurando uma foto mostrando os indícios da destrutura do DNA
Com uma bolsa de estudos de pesquisa, começou a trabalhar no laboratório de fisico-química da Universidade de Cambridge sob a orientação de Ronald George Wreyford Norrish, que a desapontou por sua falta de entusiasmo.

Felizmente, a British Coal Utilisation Research Association (BCURA) ofereceu-lhe o cargo de pesquisadora em 1942 e então ela começou seu trabalho com o carvão, o que a levou à conquista de um Ph.D. em 1945.  Ela foi a Paris em 1947 como chercheur (pesquisadora pós-doutoral) sob orientação de Jacques Mering, no Laboratoire Central des Services Chimiques de l'Etat, onde se realizou como cristalógrafa de raios-X

Em 1951 ela se tornou pesquisadora associada no King's College em Londres  e trabalhou em estudos de difração de raios X, que mais tarde contribuiria amplamente à síntese da teoria da dupla hélice do DNA.


Infância e juventude

Desde a infância, Franklin mostrou habilidades escolares excepcionais. 

Aos onze anos, foi para a St Paul's Girls' School, West London, uma das poucas escolas de meninas em Londres que ensinava física e química.

O pai de Franklin não gostava da ideia de ensino superior para mulheres: gostaria que ela trabalhasse como assistente social.  Mas Franklin, já aos 15 anos, queria ser cientista. Em 1938, matriculou-se na Newnham College, Cambridge, e estudou química no âmbito das Ciências Naturais.

Franklin ganhou uma bolsa de pesquisa no Newnham College e começou a trabalhar no laboratório de Ronald Norrish, na Universidade de Cambridge. Em seu ano de trabalho lá, ela não teve muito sucesso. Norrish reconheceu o potencial de Franklin, mas nunca a encorajou ou a apoiou muito. Conforme descrito por seu biógrafo, Norrish era "teimoso e quase perverso em suas discussões, arrogante e sensível às críticas". Franklin escreveu que ele a fez desprezá-lo completamente.

Entre os anos de 1946 e 1950, Rosalind Franklin trabalhou em Paris, no Laboratoire Central des Services Chimiques de L'Etat, usando a técnica da difração dos raios-X para análise de materiais cristalinos.

desenho do esquema de reflexão / difração de raios X

III. Trabalho de Pesquisa no King's College de Londres


Voltando para a Inglaterra, juntou-se a equipe de biofísicos do King's College Medical Research Council (1951) e com Raymond Gosling no laboratório de biofísica do britânico Maurice Wilkins, e iniciou a aplicação de estudos com difração dos raios-X para determinação da estrutura da molécula do DNA.

Depois de fotografar o padrão de difração de raios-x criado pelas colisões com átomos dentro do cristal, foi possível determinar a estrutura da molécula. 

O trabalho da Dra. Franklin, particularmente, a "Foto 51", foi utilizado para determinar corretamente a estrutura e função do DNA. 

As fotografias foram material de análise para o bioquímico norte-americano James Dewey Watson e britânicos Maurice Wilkins e Francis Crick confirmarem a dupla estrutura helicoidal da molécula do DNA, dando-lhes o Nobel de Fisiologia e Medicina no ano de 1962. Rosalind morreu de câncer aos 37 anos, em 1958.

Desentendimento no início da Pesquisa - Para se entender o ambiente competitivo


De cara, um mal-entendido contribuiu para o que acabaria sendo um ambiente insuportável para a cientista. O diretor do laboratório de biofísica do King's College, JT Randall, foi quem contratou Franklin e disse a ela que trabalharia com Raymond Gosling para descobrir a estrutura do DNA.

"O que ele não disse a ela foi que havia outro pesquisador, Maurice Wilkins, que  estava trabalhando nesse tema."

Para a pesquisadora Caroline Martinez, Franklin e Wilkins sentiram uma antipatia mútua desde o início. Uma razão para estas divergências também pode estar no fato de que Rosalind Franklin era mulher e, por isso, Wilkins se sentia incapaz de aceitá-la como colega e discutir abertamente com ela.

Foto 51


famosa foto 51 contendo os indícios da estrutura do DNA
foto 51, Rosalind Franklin, King´s Collegge, Londres



Para obter a Foto 51, Franklin teve que aperfeiçoar os instrumentos e realizar uma exposição de 100 horas. "Tecnicamente era muito complicado e, na verdade, havia pouca gente que dominava como ela esta técnica", diz García-Sancho.

"Além disso, era preciso ter um conhecimento matemático muito avançado para depois poder interpretar as fotos."

Em contrapartida, ao ajustar continuamente o equipamento, Rosalind Franklin expôs seu corpo à radiação, um dos fatores que anos depois pode ter contribuído para o câncer que lhe custou a vida.

Estrutura do DNA


Diagrama explicativo da estrutura do DNA pela BBC

IV - Um roubo e uma traição - Foto 51


Um dos episódios mais conhecidos da história da Foto 51, hoje em dia, é que o outro pesquisador Wilkins , rival de Rosalind, teve acesso à foto dela, através do seu auxiliar de pesquisa Raymond Gosling, e a mostrou ao pesquisador americano Watson sem o conhecimento de Franklin.

"Este fato foi descrito como um roubo e uma verdadeira traição em relação à pesquisadora. Algo de que ela nunca teve conhecimento", diz Martínez Pulido.

Watson e Crick trabalhavam no Laboratório Cavendish da Universidade de Cambridge e corriam contra o tempo para decifrar a estrutura do DNA antes de seu principal concorrente, Linus Pauling, nos Estados Unidos.

foto de Watson e Cricks com seu experimento e modelo de DNA
Watson e Cricks com seu modelo de DNA, foto BBC

O próprio Watson relatou em seu livro "A dupla hélice: Como descobri a estrutura do DNA", sua reação ao ver a foto 51: "Meu queixo caiu e meu coração começou a acelerar".

Para Martínez Pulido, Watson imediatamente "compreendeu que a simplicidade do diagrama, com uma cruz preta dominando a fotografia, era a prova de que a molécula tinha uma estrutura helicoidal".

Outra versão afirma que Watson, que não entendia de cristalografia, desenhou para Crick o que tinha visto, e foi Crick quem percebeu imediatamente que se tratava de uma hélice.

As duas formas de DNA

A nitidez sem precedentes da Foto 51 foi possível graças a uma descoberta chave de Franklin: havia duas formas de DNA e, para distingui-las e obter uma imagem clara, era essencial controlar a umidade.

"Rosalind Franklin aperfeiçoou técnicas de hidratação no King's College que permitiram a ela obter fibras de DNA com alta cristalinidade", explica Martínez Pulido.

"Com seu trabalho, ela comprovou a existência da chamada forma A do DNA, que foi alcançada em uma umidade relativa de cerca de 75%. Além disso, ela mostrou que em níveis ainda mais altos de umidade acontecia uma mudança estrutural bem definida que levava a um novo tipo de diagrama, a chamada forma B, que é como se encontra a molécula normalmente em organismos vivos.


fotos de fibra de DNA e diagramas de difração de DNA
Uma fibra de DNA (à esquerda), um diagrama de difração de DNA obtido por Wilkins e colegas (ao centro), e o diagrama de difração muito mais nítido obtido por Franklin e Gosling (à direita)

V. - Contribuição de Rosalind Franklin para a elaboração do modelo DNA


As primeiras contribuições importantes de Rosalind Franklin ao modelo popularizado por Crick e Watson, foram sua palestra no seminário de novembro de 1951, onde apresentou aos presentes, entre eles Watson, as duas formas da molécula, tipo A e tipo B, sendo sua posição que as unidades de fosfato estão localizadas na parte externa da molécula. Ela também especificou a quantidade de água a ser encontrada na molécula de acordo com outras partes, dados que têm considerável importância em termos de estabilidade da molécula. Franklin foi a primeira a descobrir e formular esses fatos, que de fato constituíram a base para todas as tentativas posteriores de construir um modelo da molécula. No entanto, Watson, na época ignorante da química, falhou em compreender as informações cruciais, e isso levou à construção de um modelo errado.

Indicação para o prêmio Nobel


A estrutura da molécula de DNA foi descoberta por dois cientistas - James Watson, americano, e Francis Crick, britânico; ela ocorreu em 7 de Março de 1953. Por esta descoberta, Watson e Crick receberam o Prêmio Nobel de Medicina em 1962, juntamente com Maurice Wilkins que trabalhava com as imagens cristalográficas no King's College. A descoberta da estrutura do DNA, com todas as suas implicações biológicas, foi um dos maiores acontecimentos científicos do século XX.


Reconhecimento da contribuição de Rosalind Franklin pelos ganhadores do Nobel pelo modelo de DNA

Após a conclusão do modelo, Crick e Watson convidaram Wilkins para ser co-autor do trabalho que descreve a estrutura. Wilkins recusou esta oferta, pois ele não participara da construção do modelo. Mais tarde, lamentou que uma discussão maior sobre co-autoria não tivesse ocorrido, pois isso poderia ter ajudado a esclarecer a contribuição do trabalho do King's College para a descoberta. Não há dúvida de que os dados experimentais de Franklin foram usados ​​por Crick e Watson para construir seu modelo de DNA em 1953. Alguns, incluindo Maddox, explicaram essa omissão de citação sugerindo que pode ser uma questão de circunstância, porque teria sido muito difícil citar o trabalho não publicado do relatório do MRC que eles viram.

duas fotos de Rosalind Franklin, uma olhando o microscópio e outra de frente
Rosalind Franklin


De fato, um claro e oportuno reconhecimento teria sido estranho, dada a maneira pouco ortodoxa pela qual os dados foram transferidos de King's para Cambridge. Watson e Crick poderiam ter citado o relatório do MRC como uma comunicação pessoal, ou então citado os artigos da Acta no prelo, ou mais facilmente, o terceiro artigo da Nature que eles sabiam estar no prelo. Uma das realizações mais importantes da biografia amplamente aclamada de Maddox é que Maddox fez um caso bem recebido de reconhecimento inadequado. "O reconhecimento que eles deram a ela foi mudo e sempre associado ao nome de Wilkins". 

Quinze anos após o fato, a primeira recitação clara da contribuição de Franklin apareceu à medida que permeava o relato de Watson, The Double Helix , embora estivesse escondido sob descrições da consideração de Watson (muitas vezes bastante negativa) em relação a Franklin durante o período de seu trabalho em DNA.

A partir dessa divulgação, ficou clara a importância de Rosaind Franklin e seu trabalho contribuindo para desvendar esse mistério. O reconhecimento não veio em vida, e ela morreu antes do Prêmio Nobel. Eles não premiam pessoas mortas, mas apenas pessoas vivas. 

Lá onde estiver Rosalind enfim sabe da importância de seu trabalho. 


VI. Referência


Rosalind Franklin - wikipedia :https://pt.wikipedia.org/wiki/Rosalind_Franklin

A fotografia 51 - https://www.bbc.com/portuguese/geral-61393662

Difração de raio X
https://www3.ifsc.usp.br/~lavfis/images/BDApostilas/ApRaios-X/Manual_RX_v2.pdf


VII - Outras publicações da série - Grandes Cientistas


Rosalind Franklin - Contribuições para a estrutura do DNA

Emmy Noether - A grande matemática

Lise Meitner - A descobridora da fissão nuclear

Ada lovelace - A primeira programadora de computadores