Hershey-Chase'i eksperimendid olid katsete seeria, mida alustasid 1952. aastal Alfred Hershey ja Martha Chase.

Need katsed pidid kinnitama, et DNA on elusolendite geneetiline materjal, mille oli varem avastanud Šveitsi arst Friedrich Miescher oma katsetes valgeliblede ehk leukotsüütidega aastatel 1868-69. Hershey jagas 1969. aasta Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemiat oma "avastuste eest seoses viiruste geneetilise struktuuriga".



Katseseade ja loogika

Hershey ja Chase kasutasid lihtsat, ent elegantset eksperimendikujundit, et eristada, kas viiruse pärilik informatsioon on kantud valgusest või DNA-st. Nad töötasid T2-bakteriofaagiga, mis nakatab baktereid (E. coli) ja koosneb peamiselt valgukestast ehk kapuutsist ja DNA-st sisemuses.

Meetod ja olulised sammud

  • Erimärgistamine: DNA märgistati radioaktiivse fosforiga (32P), sest DNA sisaldab fosforit, kuid valgud mitte. Valgukest märgistati radioaktiivse väävliga (35S), sest paljud aminohapped sisaldavad väävlit, kuid DNA mitte.
  • Fagide kasvatamine: Fagid kasvatati vastavas radioaktiivses keskkonnas, kuni nende DNA või valgukestad olid märgistunud.
  • Nakkus: Märgistatud fagid lasti nakatada E. coli baktereid ja lasti lühikest aega paljuneda, et fagid saaksid DNA-sisu rakkudesse viia, kui see on vajalik paljunemiseks.
  • Eraldamine: Segu pandi kõrgsageduslikult segades (blenderiga) ja seejärel tsentrifuugiti, et eemaldada fagikestad rakkude pinnalt. Rakkude mass (pellet) ja ülejäänud vedelik (supernatant) eraldati.
  • Radioaktiivsuse mõõtmine: Mõõdeti radioaktiivsust nii pelletis kui supernatandis. Kui DNA kandis pärilikku materjali, pidi 32P olema rakkudes; kui valgud kandis, pidi 35S olema rakkudes.

Tulemused ja järeldus

Tõendid olid selged: pärast lühikest infektsiooni leidus enamik 32P signaalist rakkudes (pelletis), samas kui enamik 35S signaalist oli supernatandis koos tühjade valgukestadega. See näitas, et DNA, mitte fagikesta valgud, sisenes bakteri hulka ja kandis infot, mis oli vajalik uute fagide sünteesiks. Seega kinnitasid Hershey ja Chase, et DNA on viiruse (ja laiemalt pärilikkuse) geneetiline materjal.

Tähtsus ja ajalooline kontekst

Hershey-Chase'i eksperimendid (1952) olid oluline kinnitav tõend varem 1944. aastal esitatud Avery–MacLeod–McCarty tulemuste kohta, mis viitasid samuti DNA-le pärilikkuse kandjana, kuid mida mõned teadlased pidasid tollal veel vastuoluliseks. Hershey ja Chase kasutasid lihtsat bakteriofaagisüsteemi ja selgeid märgistamismeetodeid, mis aitasid vaidluse kiiresti lahendada.

See töö toimus samal ajal, kui Watson ja Crick (1953) kirjeldasid DNA kaksikheeliksi struktuuri, mis andis molekulaarsel tasandil mehhanismi selle kohta, kuidas DNA saab geneetilist infot säilitada ja kopeerida. Alfred Hershey oli üks kolmest teadlasest, kes jagasid 1969. aasta Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemiat oma tööde eest viiruste geneetilise struktuuri alal (auhind jagati Max Delbrücki, Alfred Hershey ja Salvador Luria vahel).

Piirangud ja järgnevad uuringud

Kuigi Hershey-Chase'i tulemused olid tugeva tõendiga ning laialt aktsepteeritud, olid need saadud bakterite ja viiruste mudelis. Hilisemad uuringud on kinnitanud DNA rolli pärilikkuses kõigis eluvormides, sealhulgas eukarüootides. Meetodid, mida kasutasid Hershey ja Chase, on tänapäeval klassikalisteks näideteks, kuidas simple eksperimendi kujundus suudab lahendada fundamentaalseid bioloogilisi küsimusi.