Molekyylibiologian kehitys, 1950-1975
DNA:n ajateltiin pitkään olevan yksinkertainen molekyyli, jossa neljä tunnettua emästä muodostaisivat säännöllisen tetranukleotidin. Vuonna 1950 Erwin Chargaff kuitenkin julkisti löytönsä, että emästen määräsuhteet vaihtelivat lajista toiseen. Kuitenkin adeniinin suhde tymidiiniin ja toisaalta guaniinin suhde sytosiiniin oli aina lähellä lukua 1.
Vuonna 1949 Francis Crick työskenteli Cambridgessä Cavendish Laboratoryssa pyrkien selvittämään valkuaisaineiden rakennetta. Kun James Watson liittyi mukaan vuonna 1951, he päätyivät johtopäätökseen, että ymmärtämällä DNA:n kolmiulotteinen rakenne voitaisiin myös selvittää, miten geenit toimivat. Heillä oli apuna Rosalind Franklinin röntgenkristallografiset tulokset DNA:sta, joiden avulla he ratkaisivat ongelman. Vuonna 1953 Francis Crick ja James Watson julkaisivat päätelmänsä, että DNA on kahden komplementaarisen DNA-ketjun muodostama kaksoiskierre. Heille myönnettiin vuoden 1962 lääketieteen Nobelin palkinto.
DNA:n rakenteen selvittämisen jälkeen oli selvää, etä DNA:n emästen järjestys määrää myös geenien koodittamien valkuaisaineiden aminohappojärjestyksen. Tuohon aikaan oli mahdollista valmistaa yhtä yksittäistä emästä sisältäviä, synteettisiä RNA-nukleotideja, joiden avulla Marshall Nirenberg (kuvassa oikealla) vuonna 1961 osoitti, että poly-uridinyylihappo koodittaa poly-fenyylialaniinia. Yhdestä ainoata emästä sisältävien polynukleotidien avulla oli mahdollista selvittää vain osa koodaavista jaksoista, mutta Nirenberg keksi keinon selvittää muutkin koodit. Lopulta Nirenberg julkaisi ensimmäisenä DNA:n universaalisen koodin. Näistä ansioistaan Nirenberg jakoi vuoden 1968 lääketieteen Nobelin palkinnon yhdessä Har Khoranan ja Robert Holleyn kanssa. Robert Holley palkittiin työstänsä siirtäjä-RNA:n rakenteen selvittämiseksi.
Kun oli selvää, että DNA:n emäsjärjestys on ratkaisevan tärkeä sen koodittaman valkuaisaineen rakenteelle, tuli tärkeäksi pystyä määrittämään geenin emäsjärjestys. Käytetyt menetelmät olivat melko kömpelöitä ja työläitä, ennen kuin Walter Gilbert ja Frederick Sanger (kuvassa oikealla) esittelivät kumpikin omat menetelmänsä emäsjärjestyksen selvittämiseksi. Heille myönnettiin Nobelin kemian palkinto vuonna 1980 yhdessä Paul Bergin kanssa. Frederick Sanger sai kemian Nobelin palkinnon myös vuonna 1958 töistään insuliinin aminohappojärjestyksen selvittämiseksi sekä menetelmästään aminohappojärjestyksen määrittämiseksi. Paul Berg sai Nobelinsa menetelmästään yhdistelmä-DNA:n valmistamiseksi. Myöhemmin hänen tutkimusryhmänsä kehitti menetelmiä yhdistelmä-DNA:n koodaamien valkuaisaineiden ilmentämiseksi soluissa, joihin ne on siirretty.
