Esperimento di Hershey-Chase
L’esperimento di Hershey-Chase (noto anche come esperimento di Chase e Hershey), condotto nel 1952 da Alfred Hershey e Martha Chase, rappresenta la prova definitiva che il materiale genetico è costituito dal DNA e non dalle proteine.
Modello Sperimentale
I ricercatori scelsero un sistema biologico estremamente semplice e rapido da coltivare:
- Ospite batterico: Escherichia coli.
- Vettore d’infezione: Batteriofagi (virus batterici, nello specifico il fago T2). I fagi sono ideali per questo tipo di indagine poiché sono costituiti da soli due componenti macromolecolari: DNA e proteine.
Era già noto il ciclo vitale del fago: il virus si adsorbe sulla superficie del batterio, inietta il proprio patrimonio genetico all’interno della cellula ospite (inducendola a produrre nuove proteine virali e a replicare il genoma del virus), portando infine alla lisi cellulare o al rilascio continuo di nuove particelle virali. L’incognita risiedeva nel determinare quale componente (DNA o proteine) venisse effettivamente iniettato nella cellula per programmare l’infezione.
Metodo e Marcatura Radioattiva
Per discriminare tra DNA e proteine, Hershey e Chase sfruttarono la marcatura isotopica selettiva mediante precursori radioattivi:
- Marcatura delle Proteine (): Si coltivarono batteri in un terreno contenente zolfo radioattivo () e li si infettò con i fagi. Poiché l’amminoacido cisteina contiene zolfo (mentre il DNA ne è privo), le proteine del capside virale vennero marcate radioattivamente.
- Marcatura del DNA (): In parallelo, si coltivarono batteri in un terreno contenente fosforo radioattivo (). Poiché i gruppi fosfato costituiscono lo scheletro del DNA (mentre le proteine non contengono fosforo), solo il genoma virale fu marcato radioattivamente.
Fasi dell’esperimento:
- Infezione: Batteri non radioattivi (“freddi”) vennero messi a contatto per un tempo molto breve con i due lotti di fagi marcati in provette separate, consentendo l’adsorbimento del virus senza far progredire l’infezione.
- Rimozione dei capsidi (Frullatore): Le miscele vennero sottoposte ad agitazione meccanica violenta in un frullatore. Questa forza di taglio staccò i capsidi vuoti dei virus dalla superficie batterica, lasciando intatti i batteri grazie alla loro rigida parete cellulare.
- Centrifugazione differenziale: Le colture vennero centrifugate a bassa velocità. Essendo i batteri molto più grandi e pesanti dei fagi liberi, sedimentarono sul fondo formando un pellet, mentre le particelle virali rimaste all’esterno (e i capsidi staccati) rimasero in sospensione nel sopranatante.
- Misurazione della radioattività: Venne misurato il segnale radioattivo nel pellet batterico e nel sopranatante per entrambi i lotti.
Risultati e Conclusioni
- Lotto marcato con (Proteine): La radioattività fu rilevata quasi esclusivamente nel sopranatante. I capsidi proteici non erano penetrati all’interno dei batteri.
- Lotto marcato con (DNA): La radioattività fu rilevata nel pellet batterico. Il DNA del virus era penetrato all’interno dei batteri.
Conclusione
Il DNA, e non le proteine, viene iniettato dal batteriofago all’interno della cellula batterica ospite ed è pertanto il depositario dell’informazione ereditaria atta a guidare la replicazione e la sintesi di nuove particelle virali. Questa scoperta, insieme all’esperimento di Avery, ha esteso il concetto del DNA (o più in generale degli acidi nucleici, considerando i virus a RNA) come base chimica dell’ereditarietà.
⚠️ Indicazioni del docente
- Domande d’esame frequenti (orale):
- Qual è l’esperimento che ha permesso di individuare l’esistenza del principio trasformante? → Esperimento di Griffith.
- Quali sono gli esperimenti che hanno dimostrato che l’informazione ereditaria è rappresentata dagli acidi nucleici? → Esperimento di Avery ed Esperimento di Hershey-Chase.
🔗 Collegamenti
- Esperimento di Avery — 🔗 stesso meccanismo / stessa via
- Esperimento di Griffith — 🔗 stesso meccanismo / stessa via
- Acidi Nucleici — 📋 fa parte di