RNA duta

Di tahun 1961, Jacob dan Monod mengembangkan model molekul duta dengan kriteria-kriteria berikut:

* Komposisi basanya harus merefleksikan komposisi DNA yang menspesifikasi molekul duta itu.
* Harus bersifat heterogenous dalam hal ukuran, karena dalam hal inilah gen-gen itu berbeda.
* Molekul duta semestinya berasosiasi sementara dengan ribosom, tempat dimana sin tesis protein berlangsung.
* Molekul duta semestisnya disintesis dan didegradasi sangat cepat.

Berdasarkan kriteria ini, maka tRNA dan rRNA, yang telah diketahui sebelum tahun 1961, tidak memenuhi kriteria Yacob dan Monod. Menurut mereka rRNA bukanlah struktur khas yang dapat memfasilitasi informasi DNA dalam biosintesis protein.

Bukti-bukti keterlibatan RNA duta sebagai pembawa informasi gen, ditampilkan oleh Brenner, Jacob dan Meselson melalui percobaan berikut. Bakteri ditumbuhkan dalam medium mengandung isotop berat (15N dan 13C) dan diinfeksi dengan partikel virus. Kemudian dipindahkan segera ke dalam medium yang mengandung isotop ringan (14N dan 12C). Ribosom yang disintesis sebelum dan setelah infeksi kemudian dideteksi dengan density-gradient centrifugation. RNA baru yang terbentuk ditandai dengan radioisotop 32P atau 14C-urasil. Sedangkan protein yang baru terbentuk ditandai dengan 35S. Hasil percobaan menunjukkan bahwa: (1) Tidak terdapat sintesis ribosom setelah infeksi. (2) RNA disintesis setelah infeksi phage, dan kebanyakan RNA yang baru disintesis berasosiasi dengan ribosom yang telah ada. Penelitian terpisah menunjukkan bahwa RNA dimaksud menghilang dengan cepat selama pertumbuhan phage. (3) Radioisotop 35S terdeteksi sementara dalam ribosom berat, menunjukkan bahwa protein baru telah disintesis dalam ribosom yang telah ada sebelumnya.

Dari percobaan di atas disimpulkan bahwa ribosom terlibat dalam biosintesis protein namun tidak sebagai struktur khusus yang bertanggungjawab tetapi dalam sintesis protein. RNA yang baru terbentuk itulah yang meng-imlah (dictate) informasi ke dalam sintesis protein.

Percobaan Sol Spiegelman (1961) kemudian membuktikan melalui percobaan hibridisasi DNA dan RNA bahwa keduanya dapat berpasangan jika pasangan basanya komplementer. Setelah bakteri E coli diinfeksi dengan T2 phage, mRNA diisolasi dan ditandai dengan 32P, sedangkan DNA phage T2 ditandai dengan 3H. Baik mRNA dan DNA dipersiapkan secara terpisah. Suatu campuran mRNA dan DNA kemudian dipanasi sampai 100oC, yang 'meleleh'kan ikatan ganda DNA. Larutannya kemudian didinginkan secara perlahan. Larutanya kemudian dianalisis dengan density-gradient centrifugation. Ditemukan tiga pita setelah sentrifugasi: (1) pita terpadat adalah rantai tunggal RNA, (2) pita kedua adalah rantai ganda DNA, (3) pita ketiga adalah molekul hibrid DNA-RNA yang ada sangat dekat dengan pita DNA.

Dengan demikian, mRNA dari T2 phage yang terbentuk berhibridisasi dengan T2 DNA. Menariknya, mRNA phage T2 tidak berhibridisasi dengan DNA yang berasal dari berbagai bakteri yang digunakan atau DNA dari virus-virus yang tidak sekeluarga. Eksperimen ini yang kemudian diperkukuh selanjutnya adalah bahwa urutan basa mRNA adalah komplementer dengan DNA cetakannya. Dengan ini pula dikembangkan suatu alat untuk merunut aliran informasi genetik dalam sel-sel dan untuk menentukan apakah dua molekul asam nukleat adalah sama (teknik Northern dan hibridisasi in situ RNA; simulasi komputer).

Percobaan menggunakan prinsip hibridisasi RNA/DNA juga dilakukan pada rRNA dan tRNA. Kedua molekulel ini masing-masing dihibridisasikan dengan genom dari E. coli, kemudian dideteksi dengan radioisotop 32P. Hasilnya bahwa terdapat hibridisasi kedua molekul tersebut dengan molekul DNA; dan ini menunjukkan kehadiran urutan DNA komplementer.