# Experiment Avery–MacLeod–McCarty

L'experiment d'Avery (Oswald Theodore Avery) i dels seus col·laboradors Colin MacLeod i Maclyn McCarty es va realitzar l'any 1943 i representa un dels experiments fonamentals per avançar en el coneixement de la genètica i de la biologia molecular.

## Constatacions

Mitjançant aquest experiment els científics reixiren a demostrar que el considerat principi transformant (o sigui el portador de la informació gènica) descobert el 1928 per Griffith a través del seu famós Experiment de Griffith era l'ADN.
L'experiment d'Avery està basat en l'implant experimental del fet per Griffith. En resum, Griffith usà Streptococcus pneumoniae. En particular dues soques:
* la soca S, que pot causar la pulmonia (soca virulenta).
* la soca R que no causa la pulmonia (soca no virulenta).
Per tal d'explicar els seus resultats, Griffith proposà que dins l'interior d'una mescla que contingui bacteris morts S i bacteris vius R, hi ha d'haver hagut un bescanvi d'alguna substància (el material genètic) que hauria conferit virulència als bacteris R (que s'haurien transformat en els S).
L'experiment d'Avery va tractar de determinar quina era aquesta substància.

## Esquema

Avery va fer un cultiu dels pneumococcus del tipus S. En va trencar les cèl·lules (trencant la membrana cel·lular) per obtenir una solució o extracte cel·lular.
Avery i col·laboradors van aconseguir separar l'extracte cel·lular dels seus components macromoleculars i seguidament van intentar entendre quines d'aquestes substàncies podien transformar els bacteris R avirulents en bacteris S virulents. Els animals de laboratori (ratolins) van sobreviure quan van ser tractats amb totes les biomolècules a les quals s'havien retirat els àcids nucleics:per tant el material genètic havia de ser ADN o ARN.
Per esbrinar quina de les dues substàncies era es van tractar les mostres amb dos enzims diferents un d'ells degradava l'ARN i l'altra degradava l'ADN i així es va determinar que el material genètic havia de ser l'ADN.

## Descripció

Primerament es realitzà un cultiu cel·lular d'E. coli durant diverses generacions (E.coli presenta en condicions òptimes de cultiu un temps de duplicació d'uns 20 minuts) en un medi amb $^{15}$N (isòtop pesant). Quan es va aïllar l'ADN va ser extret d'aquestes cèl·lules tenia una densitat major, ja que les noves cèl·lules havien incorporat l'isòtop $^{15}$N en el seu ADN. La densitat es mesurà mitjançant ultracentrifugació en gradient de densitat de clorur de Cesi (quan aquesta solució se centrifuga a elevades rpm forma un gradient vertical de densitat així les molècules afegides en aquesta solució es distribueixen en l'estrat del tub d'assaigcorresponent a la seva densitat). La presència de l'ADN en els estrats fou revelat emprant il·luminació amb llum ultraviolada, ja que l'ADN hi reacciona absorbint-la i emetent fluorescència.
Aquestes cèl·lules d'E. coli amb $^{15}$N en el seu ADN van ser posades en un medi amb ¹⁴N (isòtop lleuger) i només es va permetre que es dividissin una sola vegada (~20 minuts de cultiu). Llavors s'extragué l'ADN de la mostra de cultiu i es comparà amb l'ADN provinent del¹⁴N ADN i $^{15}$N ADN. Es va veure que estava proper a una densitat intermèdia. La hipòtesi de la duplicació conservativa hagués resultat en cadenes amb ADN "pesant" (amb cadenes que contenien $^{15}$N) i cadenes amb ADN "lleuger" (amb cadenes que contenien exclusivament ¹⁴N), això no ocorregué i es va excloure que hagués tingut lloc la duplicació conservadora. Tanmateix, aquest resultat era consistent amb les dues duplicacions semiconservativa i dispersiva. La duplicació semiconservadora hauria donat com a resultat un doble filament d'ADN amb un filament de$^{15}$N ADN, i un de¹⁴N ADN, mentre que la duplicació dispersiva hauria donat lloc a un doble filament d'ADN amb els dos filaments amb mescles de$^{15}$N i ¹⁴N ADN, qualsevol dels dos hauria aparegut amb ADN de densitat intermèdia.
Per tal de discernir entre la hipòtesi semiconservadora i la dispersiva es va extreure ADN de cèl·lules que havien proliferat durant generacions en un medi amb $^{15}$N, seguit de dues divisions en un medi amb ¹⁴N. En aquest cas un cop aïllat l'ADN, aquest es desnaturalitzà amb un xoc tèrmic. Aquest ADN desnaturalitzat s'ultracentrifugà i s'analitzaren les bandes de densitat amb presència d'ADN observant-se dues bandes de diferent densitat. Així doncs si la hipòtesi dispersiva fos la que determina la transmissió de l'ADN s'observaria una ampla banda (fruit de la diferent proporció de ¹⁴N i $^{15}$N).Primerament es realitzà un cultiu cel·lular d'E. coli durant diverses generacions (E.coli presenta en condicions òptimes de cultiu un temps de duplicació d'uns 20 minuts) en un medi amb $^{15}$N (isòtop pesant). Quan es va aïllar l'ADN va ser extret d'aquestes cèl·lules tenia una densitat major, ja que les noves cèl·lules havien incorporat l'isòtop $^{15}$N en el seu ADN. La densitat es mesurà mitjançant ultracentrifugació en gradient de densitat de clorur de Cesi (quan aquesta solució se centrifuga a elevades rpm forma un gradient vertical de densitat així les molècules afegides en aquesta solució es distribueixen en l'estrat del tub d'assaigcorresponent a la seva densitat). La presència de l'ADN en els estrats fou revelat emprant il·luminació amb llum ultraviolada, ja que l'ADN hi reacciona absorbint-la i emetent fluorescència.
Aquestes cèl·lules d'E. coli amb $^{15}$N en el seu ADN van ser posades en un medi amb ¹⁴N (isòtop lleuger) i només es va permetre que es dividissin una sola vegada (~20 minuts de cultiu). Llavors s'extragué l'ADN de la mostra de cultiu i es comparà amb l'ADN provinent del¹⁴N ADN i $^{15}$N ADN. Es va veure que estava proper a una densitat intermèdia. La hipòtesi de la duplicació conservativa hagués resultat en cadenes amb ADN "pesant" (amb cadenes que contenien $^{15}$N) i cadenes amb ADN "lleuger" (amb cadenes que contenien exclusivament ¹⁴N), això no ocorregué i es va excloure que hagués tingut lloc la duplicació conservadora. Tanmateix, aquest resultat era consistent amb les dues duplicacions semiconservativa i dispersiva. La duplicació semiconservadora hauria donat com a resultat un doble filament d'ADN amb un filament de$^{15}$N ADN, i un de¹⁴N ADN, mentre que la duplicació dispersiva hauria donat lloc a un doble filament d'ADN amb els dos filaments amb mescles de$^{15}$N i ¹⁴N ADN, qualsevol dels dos hauria aparegut amb ADN de densitat intermèdia.
Per tal de discernir entre la hipòtesi semiconservadora i la dispersiva es va extreure ADN de cèl·lules que havien proliferat durant generacions en un medi amb $^{15}$N, seguit de dues divisions en un medi amb ¹⁴N. En aquest cas un cop aïllat l'ADN, aquest es desnaturalitzà amb un xoc tèrmic. Aquest ADN desnaturalitzat s'ultracentrifugà i s'analitzaren les bandes de densitat amb presència d'ADN observant-se dues bandes de diferent densitat. Així doncs si la hipòtesi dispersiva fos la que determina la transmissió de l'ADN s'observaria una ampla banda (fruit de la diferent proporció de ¹⁴N i $^{15}$N).

## Referències

* 1 2 Avery, Oswald T.; MacLeod, Colin M.; McCarty, Maclyn «Studies on the Chemical Nature of the Substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types: Induction of Transformation by a Deoxyribonucleic Acid Fraction Isolated from Pneumococcus Type III». Journal of Experimental Medicine, 79, 2, 01-02-1944, pàg. 137–158. DOI: 10.1084/jem.79.2.137. ISSN: 0022-1007.
* ↑ Griffith, Fred. «The Significance of Pneumococcal Types». The Journal of Hygiene, 27, 2, 1928, pàg. 113–159. ISSN: 0022-1724.
* ↑ Fruton, 1999, p. 438–440.

## Bibliografia

* Deichmann, UTE Historical Studies in the Physical and Biological Sciences, 34, 2004, pàg. 207–32. DOI: 10.1525/hsps.2004.34.2.207.
* Fruton, Joseph S.. Proteins, enzymes, genes: the interplay of chemistry and biology. New Haven, Conn: Yale University Press, 1999. ISBN 978-0-300-07608-0.
* Morange, Michell A history of molecular biology. Cambridge: Harvard University Press, 1998. ISBN 978-0-674-00169-5.
* Lehrer, Steven. Explorers of the Body: Dramatic Breakthroughs in Medicine from Ancient Times to Modern Science. United States: iUniverse, 2006. ISBN 978-0-595-40731-6.
* Fry, Michael. Landmark Experiments in Molecular Biology. Elsevier-Academic Press, 2016. ISBN 9780128020746.