Dr. Barton modtog en national videnskabsmedalje efter at have lært, at celler bruger de dobbelte strenge af DNA-helixen som en ledning til signalering i lang rækkevidde.
National Medal of Science-vinder Jacqueline Barton via LA Times
Men det viser sig også, at når man ser på den kemiske eller molekylære struktur af DNA - den spiraltrappe, vi kalder dobbelt helix - finder man trinnene i spiraltrappen stablet oven på hinanden. Det viser sig, at DNA-dobbelthelix ligner meget faststofmaterialer, der er ret ledende.
Meget kort efter, at Watson og Crick først beskrev strukturen af DNA, begyndte kemikere at spørge - har denne struktur kendetegnende for at være ledende? Det var over 50 år siden.
For omkring 20 til 30 år siden begyndte kemikere at kunne syntetisere et lille stykke DNA - for at vide nøjagtigt, hvad der er forbundet med hvad.
Vi knyttet små molekylære prober til hver side af DNA-dobbelthelix for at spørge, om du kan skyde et elektron fra den ene side af DNA'et til den anden side af DNA'et. Og sådan begyndte det hele.
Hvad skete der så?
Først tænkte vi på DNA med hensyn til dets kemiske egenskaber. Vi fandt, at elektroner og "huller" kunne bevæge sig gennem DNA. Vi tænker normalt på DNA som "biblioteket", fordi DNA koder for RNA. RNA er ligesom at tage en Xerox-kopi af hvad der findes i biblioteket. Derefter fra RNA går du gennem ribosommaskinen. Og du fremstiller proteiner. De proteiner, der fremstilles, kodes for sekvensen af basepar i DNA.
Kernerne i alle vores celler er fyldt med tre milliarder basepar af information i DNA'et. Men nogle af vores celler er nødt til at blive en næse-celle. Disse celler er nødt til at få visse proteiner til at blive udtrykt. Andre af vores celler er nødt til at få andre proteiner til at komme til udtryk. Og al den information findes i DNA-biblioteket.
DNA dobbelt helix.
Hvad sker der, lad os sige, når en celle er under stress? Det er nødt til at aktivere et svar på denne stress. Vi har fundet ud af, at informationen faktisk skal koordineres på tværs af DNA-biblioteket, fordi der skal ske en masse ting. Der skal laves en masse proteiner.
Vi troede måske der er signalering på tværs af cellekernen - på tværs af det DNA-holdige genom. Noget af det kan faktisk ske ved at bruge DNA som en tråd.
Hvad mener du med det? Hvordan kan DNA være som en ledning?
Dit DNA bliver skadet hele tiden, især hvis du ikke siger, spiser din broccoli. Når DNA'et bliver beskadiget, skal denne skade rettes, ellers kan oplysningerne i DNA-biblioteket ikke bruges mere. I hver af vores celler har vi dette udsøgte reparationsmaskiner. Små proteiner sigtes konstant gennem dit DNA for at finde fejl og rette dem.
Vi fandt ud af, at DNA kan være en god ledning. Men det er kun en god ledning, hvis alle baser er stablet ovenpå hinanden - disse trin på spiraltrappen - og hvis DNA'et ikke er beskadiget. Hvis der er en lille fejl i DNA'et, er det ikke en god ledning mere.
Det er som en stak kobber-øre. Og den stak kobberpenge kan være ledende. Men hvis en af pennies er lidt forkert - hvis den ikke er stablet så godt - vil du ikke være i stand til at få god ledningsevne i det. Det samme er tilfældet i DNA-dobbelthelix.
Lad os gå tilbage til at tænke på, at vores DNA bliver skadet hele tiden - hvordan disse reparationsproteiner er nødt til at finde de fejl i de tre milliarder DNA-baser. Vi tror, at det, der sker, er det naturen bruger DNA som en ledning. Det er som to telefonreparatører, der prøver at finde en fejl i linjen. Hvis de kan tale med hinanden, hvis disse reparationsproteiner kan tale med hinanden på tværs af DNA'et, så er DNA'et helt fint. Så de behøver ikke at reparere den region. Og de kan gå et andet sted.
Men hvis der er en fejl i DNA'et, kan de ikke tale så godt med hinanden.
Fra at vi startede for over 20 år siden med at syntetisere små stykker DNA - og se, om vi kan skyde et elektron op eller ned på det - er vi nået til det punkt at sige, at naturen bruger DNA som en ledning til signalering i lang rækkevidde og til finde fejl i DNA'et.
Hvad inspirerede dig til at blive kemiker?
Jeg kan godt lide at være i laboratoriet. Da jeg var på gymnasiet tog jeg en masse matematik kurser. Da jeg gik på college troede jeg, at jeg ville prøve et kemikursus. Laboratoriedelen af klassen var virkelig spændende. Det fik mig til at hænge fast. Og det gav mig en måde at kombinere mit matematiske perspektiv med at tænke på problemer i den virkelige verden.
I begyndelsen er det detektivarbejde - at have et puslespil, et problem at løse. At reagere i laboratoriet og se tingene ændre farver og derefter isolere et produkt og finde ud af, hvad det var. Det var spændende.
Efterhånden som jeg kom mere og mere ind på det, begyndte jeg at blive involveret i forskning. Så er der alle mulige interessante ting at tænke på. Du lærer ting, som ingen nogensinde har kendt før.
Lyt til det 90-sekunders og 8-minutters EarthSky-interview med Jacqueline Barton om dagens kemikers indsigt om reparation af DNA-defekter - relateret både til almindelige tilstande som aldring - og sygdomme som Alzheimers og kræft (se toppen af siden). For denne og andre gratis videnskabsintervjuepodcasts, kan du besøge abonnementssiden på EarthSky.org. Denne podcast er en del af serien Thanks To Chemistry, der er produceret i samarbejde med Chemical Heritage Foundation. EarthSky er en klar stemme for videnskaben.
Mere i serien Thanks to Chemistry: