分子生物学の歴史
ワトソンとクリックのモデルは、発表後すぐさま大きな関心を引いた。1953年2月21日に結論に達した後、ワトソンとクリックは2月28日に最初の発表を行った。1957年の影響力のあるプレゼンテーションにおいてクリックは、DNA、RNA、タンパク質の間の関係を予言する「分子生物学のセントラルドグマ」を提示し、「配列仮説(英語版)」(sequence hypothesis) について明確に述べた。二重らせん構造から暗示されていた複製のメカニズム (半保存的複製) の決定的な確証が続いて行われた (メセルソン-スタールの実験)。クリックと共同作業者の業績によって遺伝暗号がコドンと呼ばれる重複しない3つの塩基に基づいていることが示され、ハー・ゴビンド・コラナらによって1966年に遺伝暗号が解読された。これらの発見は分子生物学の誕生を代表するものである。
1990年代中盤からのRNA構造生物学の再興は、核酸構造研究の分野にまぎれもなく爆発的拡大をもたらした。ハンマーヘッドリボザイムとP4-6の構造の発表以降、多数の大きな貢献がこの分野になされた。最も注目すべき例としては、グループIイントロンとグループIIイントロン、トマス・A・スタイツの研究室のネナド・バン(英語版)らによって解かれたリボソームの構造がある。これらの中にはin vitro転写によって生産されたものが含まれること、NMRによって部分構造の精査が行われたことは特筆すべきであり、両方の技術がRNA研究に不可欠であることの証となっている。2009年には、リボソームの構造に関する業績によってアダ・ヨナス、ヴェンカトラマン・ラマクリシュナン、トマス・A・スタイツがノーベル化学賞を受賞し、現代の分子生物学におけるRNA構造生物学の大きな役割が示されている。
Fruton, Joseph. Proteins, Genes, Enzymes: The Interplay of Chemistry and Biology. New Haven: Yale University Press. 1999. ISBN 0-300-07608-8
Lily E. Kay, The Molecular Vision of Life: Caltech, the Rockefeller Foundation, and the Rise of the New Biology, Oxford University Press, Reprint 1996
Morange, Michel. A History of Molecular Biology. Cambridge, MA: Harvard University Press. 1998.
1944年に、ニューヨークのロックフェラー研究所に勤務していたオズワルド・アベリーは、アベリー-マクロード-マッカーティの実験において遺伝子がDNAから構成されていることを実証した 。1952年、アルフレッド・ハーシーとマーサ・チェイスは、細菌に感染するウイルスであるバクテリオファージの遺伝物質がDNAから構成されていることを確認した (ハーシーとチェイスの実験)。1953年、ジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックは、DNA分子の二重らせん構造を発見した。1961年、フランソワ・ジャコブとジャック・モノーは、ある遺伝子の産物が、他の遺伝子の末端の特定の部位に作用し、その発現を調節することを実証した。また彼らは、DNAとそのタンパク質産物の間に中間物質が存在することを仮定し、それをメッセンジャーRNAと呼んだ。1961年から1965年の間に、DNAが持つ情報とタンパク質の構造との関係が決定された。そこには遺伝暗号と呼ばれるコードが存在し、DNA配列中の一連のヌクレオチドとタンパク質中の一連のアミノ酸の間の対応関係を作り出していた。
分子生物学の主要な発見は、わずか約25年の間に起こった。現在では遺伝子工学という名で総称されている、新たなより高度な技術が誕生するにはもう15年を要し、これによって遺伝子、特に高等で複雑な生物の遺伝子の単離と特定が可能となった。
タンパク質のフォールディングの研究は、ハリエット・チック(英語版)とチャールズ・ジェームス・マーティン(英語版)がタンパク質の凝析が2つの異なる過程からなることを示した1910年の有名な論文に始まる。溶液からのタンパク質の沈殿の前には変性と呼ばれる別の過程が起こり、その過程でタンパク質は極めて可溶性が低くなり、酵素活性を失い、化学的な反応性が高くなる。1920年代の中盤、モーティマー・ルイス・アンソン(英語版)とアルフレッド・ミルスキー(英語版)は変性が可逆的な過程であると提唱した。それは正しい仮説であったが、初めは一部の科学者に「ゆで卵を元に戻す」 (unboiling the egg) と揶揄された。またアンソンは、変性は2状態 (「全か無か」) の過程であり、1つの大きな分子的な転換が可溶性、酵素活性、化学的反応性に劇的な変化をもたらすことを示唆した。さらに彼は、変性に伴う自由エネルギーの変化は、通常の化学反応に伴うものよりもずっと小さいことを指摘した。1929年、呉憲(英語版) (Hsien Wu) は、変性はタンパク質のアンフォールディング (フォールディングがほどける) 過程であり、アミノ酸側鎖の溶媒への露出を引き起こすコンフォメーション変化であるという仮説を立てた。
19世紀に作業していた生化学者たちは、まず細胞核からDNAとRNA (の混合物) を単離した。彼らは単離された「核酸」が多量体であることを比較的すぐに認識したが、ヌクレオチドが2つのタイプ (リボースとデオキシリボース) を含むことが理解されたのは後になってからであった。この後の発見によって、DNAがRNAとは異なる物質として同定され、その名称がつけられた。
フリードリッヒ・ミーシェルは、1869年に彼が「ヌクレイン」(nuclein) と呼ぶ物質を発見した。しばらく後に、彼は現在ではDNAとして知られている物質の純粋な試料をサケの精子から単離し、1889年に彼の弟子であるリヒャルト・アルトマン(英語版)はそれを「核酸」(nucleic acid) と名付けた。この物質は染色体にのみ存在することが判明した。
1919年にロックフェラー研究所のフィーバス・レヴィーンは「核酸」の構成要素 (4種類の塩基、糖、リン酸の鎖) を同定し、それらがリン酸-糖-塩基の順に結合していることを示した。彼はこれらの単位をヌクレオチドと呼び、分子はヌクレオチドの単位が連結された「ひも」から構成され、リン酸基が各単位を連結する「主鎖」(backbone) であることを示唆した。しかしレヴィーンは、鎖は短く、一定の固定された順序で反復していると考えた。トルビョルン・カスペルソン(英語版)と Einar Hammersten はDNAが多量体であることを示した。