DNAの二次構造
DNAの三次元構造は、1940年代後半から1950年代前半に集中的に研究されました。 初期の研究では、ポリマーが規則的な繰り返し構造を持っていることが明らかにされた。 1950年、コロンビア大学のErwin Chargaffは、DNA中のアデニン（A）のモル量はチミン（T）のモル量と常に等しいことを示しました。 同様に、グアニン（G）のモル量は、シトシン（C）のモル量と同じであることを示した。 1953年、ケンブリッジ大学で、ジェームズ・D・ワトソンとフランシス・クリックが、DNAの二次構造のモデルができたと発表した。 ワトソンとクリックは、シャルガフの実験（および他の実験）とロザリンド・フランクリンのX線研究（高度な化学、物理、数学を駆使した）から得たデータを使って、子供の工作セットのようなモデルを作成し、ついに、DNAは互いに反平行に走る2本の核酸鎖から構成されていると結論づけました。 この構造は、核酸ポリマーの骨格であるリン酸基と糖鎖が階段の外側の縁に相当し、螺旋階段にたとえることができる。 プリン塩基とピリミジン塩基はらせんの内側を向いており、グアニンはシトシンの反対側に、アデニンはチミンの反対側に常に位置している。 これらの塩基対は相補性塩基と呼ばれ、階段に例えると階段の踏み板のようなものです（図(ⅶ)）。 (a)DNA二重らせんのコンピュータによるモデルです。 (ワトソンとクリックが提案した構造は、細胞が機能する2つの同じ娘細胞に分裂するメカニズム、遺伝情報が新しい世代に受け継がれるメカニズム、さらにはタンパク質が要求された仕様で作られるメカニズムへの手がかりを与えてくれました。 これらの能力はすべて、相補的な塩基の組み合わせに依存している。 図に2組の塩基対を示し、2つのことを説明します。 まず、ピリミジンとプリンが対になっているため、長さが同じ（1.08nm）であることです。 相補的な塩基は互いに水素結合をする。 (a) チミンとアデニン (b) シトシンとグアニン
もしピリミジン同士、あるいはプリン同士を組ませると、図(㊦)のようにピリミジン同士はプリンとピリミジンより場所をとらず、プリン同士は場所をとります。 もしこのような組み合わせが起こると、DNAの構造は幅の異なる階段のようになります。 二重らせんの2本の鎖がきれいに収まるように、ピリミジンは必ずプリンと対になっていなければならないのです。 図中の2つ目のポイントは、正しい組み合わせによって、グアニンとシトシンの間に3つ、アデニンとチミンの間に2つの水素結合が形成されることです。 この水素結合の相乗的な寄与が、DNAの二重らせんに大きな安定性を与えているのです」
