Dr. Barton menerima National Medal of Science setelah mengetahui bahwa sel-sel menggunakan helai ganda dari heliks DNA seperti kawat untuk pensinyalan jarak jauh.
Pemenang Medali Ilmu Pengetahuan Nasional Jacqueline Barton melalui LA Times
Tetapi ternyata juga ketika Anda melihat struktur kimia atau molekul DNA - tangga spiral yang kita sebut double helix - Anda menemukan langkah-langkah tangga spiral ditumpuk satu di atas satu sama lain. Ternyata heliks ganda DNA sangat mirip bahan padat yang cukup konduktif.
Segera setelah Watson dan Crick pertama kali menggambarkan struktur DNA, ahli kimia mulai bertanya - apakah struktur ini memiliki karakteristik konduktif? Itu lebih dari 50 tahun yang lalu.
Sekitar 20 hingga 30 tahun yang lalu, para ahli kimia mulai dapat mensintesis sepotong kecil DNA - untuk mengetahui dengan pasti apa yang terkait dengan apa.
Kami menempelkan sedikit probe molekuler pada kedua sisi DNA double helix untuk menanyakan apakah Anda dapat menembak elektron dari satu sisi DNA ke sisi lain dari DNA. Dan begitulah semuanya dimulai.
Lalu apa yang terjadi?
Pada awalnya, kami berpikir tentang DNA dalam hal karakteristik kimianya. Kami menemukan bahwa elektron dan "lubang" dapat bergerak melalui DNA. Kami biasanya berpikir tentang DNA sebagai "perpustakaan" karena DNA mengkodekan RNA. RNA seperti mengambil salinan Xerox dari apa yang ada di perpustakaan. Kemudian dari RNA Anda melewati mesin ribosom. Dan Anda membuat protein. Protein yang dibuat dikodekan oleh urutan pasangan basa dalam DNA.
Inti dari semua sel kita diisi dengan tiga miliar pasangan basa informasi dalam DNA. Tetapi beberapa sel kita harus menjadi, katakanlah, sel hidung. Sel-sel itu harus membuat protein tertentu diekspresikan. Sel-sel kita yang lain harus membuat protein lain diekspresikan. Dan semua informasi itu ada di perpustakaan DNA.
DNA double helix.
Apa yang terjadi, katakanlah, ketika sebuah sel sedang stres? Itu harus mengaktifkan respons terhadap stres itu. Kami telah menemukan bahwa sebenarnya informasi harus dikoordinasikan di perpustakaan DNA karena banyak hal harus terjadi. Banyak protein harus dibuat.
Kami pikir mungkin ada pensinyalan melintasi nukleus sel - melintasi genom yang mengandung DNA. Beberapa di antaranya mungkin benar-benar terjadi dengan menggunakan DNA sebagai kawat.
Bagaimana apanya? Bagaimana DNA bisa seperti kawat?
DNA Anda semakin rusak setiap saat, terutama jika Anda tidak, katakanlah, makan brokoli Anda. Ketika DNA menjadi rusak, kerusakan itu harus diperbaiki atau jika tidak informasi di perpustakaan DNA tidak dapat digunakan lagi. Di setiap sel kami, kami memiliki mesin perbaikan yang luar biasa ini. Protein kecil terus-menerus menyaring DNA Anda untuk menemukan kesalahan dan memperbaikinya.
Kami menemukan bahwa DNA dapat menjadi kawat yang baik. Tapi itu hanya kawat yang bagus jika semua pangkalan ditumpuk satu sama lain - langkah-langkah ini di tangga spiral - dan jika DNA tidak rusak. Jika ada sedikit kesalahan dalam DNA, maka itu bukan kawat yang baik lagi.
Ini seperti setumpuk uang tembaga. Dan setumpuk uang tembaga itu bisa konduktif. Tetapi jika salah satu dari uang itu sedikit salah - jika tidak tertumpuk dengan baik - maka Anda tidak akan bisa mendapatkan konduktivitas yang baik di dalamnya. Hal yang sama berlaku pada heliks ganda DNA.
Mari kita kembali ke pemikiran tentang DNA kita yang menjadi rusak sepanjang waktu - bagaimana protein perbaikan itu harus menemukan kesalahan itu dalam tiga miliar basis DNA. Kami pikir yang terjadi adalah itu alam menggunakan DNA seperti kawat. Ini seperti dua tukang telepon yang berusaha menemukan kesalahan di telepon. Jika mereka dapat berbicara satu sama lain, jika protein perbaikan ini dapat berbicara satu sama lain di seluruh DNA, maka DNA baik-baik saja. Jadi mereka tidak perlu memperbaiki wilayah itu. Dan mereka bisa pergi ke tempat lain.
Tetapi jika ada kesalahan dalam DNA, maka mereka tidak dapat berbicara satu sama lain dengan baik.
Dari mulai lebih dari 20 tahun yang lalu dalam mensintesis potongan-potongan kecil DNA - dan melihat apakah kita dapat menembakkan elektron ke atas atau ke bawah - kita sekarang sampai pada titik mengatakan bahwa alam menggunakan DNA seperti kawat untuk pensinyalan jarak jauh dan untuk menemukan kesalahan dalam DNA.
Apa yang menginspirasi Anda untuk menjadi seorang ahli kimia?
Saya suka berada di lab. Ketika saya masih di sekolah menengah, saya mengambil banyak kursus matematika. Ketika saya kuliah, saya pikir saya akan mencoba kursus kimia. Bagian lab dari kelas sangat menyenangkan. Itu membuat saya ketagihan. Dan itu memberi saya cara untuk menggabungkan perspektif matematika saya dengan berpikir tentang masalah dunia nyata.
Pada awalnya, ini pekerjaan detektif - memiliki puzzle, masalah untuk dipecahkan. Melakukan reaksi di laboratorium dan melihat hal-hal berubah warna dan kemudian mengisolasi produk dan mencari tahu apa itu. Itu mengasyikkan.
Ketika saya semakin banyak terlibat di dalamnya, saya mulai terlibat dalam penelitian. Lalu ada segala macam hal menarik untuk dipikirkan. Anda mempelajari hal-hal yang belum pernah diketahui sebelumnya.
Dengarkan wawancara EarthSky selama 90 detik dan 8 menit dengan Jacqueline Barton tentang wawasan ahli kimia saat ini tentang perbaikan cacat DNA - yang terkait dengan kondisi biasa seperti penuaan - dan penyakit seperti Alzheimer dan kanker (lihat halaman atas). Untuk ini dan podcast wawancara sains gratis lainnya, kunjungi halaman berlangganan di EarthSky.org. Podcast ini adalah bagian dari seri Thanks To Chemistry, diproduksi bekerjasama dengan Chemical Heritage Foundation. EarthSky adalah suara yang jelas untuk sains.
Lebih banyak di seri Terima Kasih untuk Kimia: