destillationer

Marshall Nirenberg-bryta koden

Marshall Nirenberg

Marshall Nirenberg.

Science History Institute

Marshall Nirenberg ville bara ha kul på jobbet. Som han sa till mig 2009, ”med kul menar jag att jag ville utforska ett viktigt problem och jag ville upptäcka saker.”

fem decennier tidigare stod Nirenberg, vinnare av Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1968, inför ett dilemma: vad ska han studera? Han hade erbjudits en position som forskningsbiokemist vid National Institutes of Health och efter en tanke bestämde sig för att undersöka förhållandet mellan deoxiribonukleinsyra (DNA), ribonukleinsyra (RNA) och proteinproduktion.

”de bästa biokemisterna i världen arbetade med mekanismen för proteinsyntes, och de bästa molekylärbiologerna i världen arbetade med hur gener regleras i E. coli”, sa han.

den pråliga unga Nirenberg hade ingen erfarenhet inom något område. Hans doktorand fokuserade på mekanismen för sockerupptag i tumörceller. Men 1959, bara två år efter att ha fått sin doktorsexamen och utan utbildning som molekylärbiolog, föreslog han att undersöka den genetiska koden.

Nirenbergs första fråga visade sig vara avgörande: finns messenger RNA—det vill säga kan RNA förmedla syntesen av proteiner?

intresset för den genetiska koden kokade över under dessa år, efter att James Watson och Francis Crick elektrifierade världen genom att avslöja deras dubbelhelixmodell av DNA-struktur i deras 1953 Nature-artikel. De två insåg att dubbelsträngstrukturen kan tillåta replikering. Men hur kunde DNA, som består av endast fyra olika nukleotider, bestämma sammansättningen av de många proteinerna i levande organismer? Denna fråga drev loppet för att upptäcka den genetiska koden, genom vilken information kodad i DNA översätts till proteiner.

Nirenbergs ursprungliga mål var att bestämma mallen för proteinsyntes. Utan formell utbildning, ingen personal och ingen erfarenhet inom området gick han in i ett lopp där de professionella insatserna var höga.

Nirenberg samarbetade med Heinrich Matthaei, en postdoktor från Tyskland. I en serie experiment tillsattes cellinnehållet i E. coli till provrör. ”Jag bad Heinrich att göra 20 olika lösningar av aminosyror, var och en med 19” kall ”och en radioaktiv aminosyra och att testa poly U,” SA Nirenberg. Varje reaktion medierad av RNA som involverar en ”het” aminosyra skulle producera ett ”hett” protein.

framgång kom klockan tre på morgonen den 27 maj 1961, då Matthaei tillsatte syntetiskt RNA (UUU eller poly U) tillverkat av endast en av de fyra baserna—uracil (U)—till var och en av de 20 provrören och fann ovanlig aktivitet i ett av rören innehållande den ”heta” aminosyran fenylalanin. Uracilen hade gett fenylalanin instruktionerna. Nirenberg, sedan vid University of California, Berkeley, rusade tillbaka till Bethesda. De två hade visat att messenger RNA transkriberar genetisk information från DNA, vilket styr sammansättningen av aminosyror i komplexa proteiner. En nyckel till att bryta den genetiska koden-molekylärbiologins Rosetta Stone – hade upptäckts.

i augusti 1961 reste Nirenberg till Moskva för att presentera sina resultat vid International Congress of Biochemistry. Som okänd deltog endast 35 personer i hans tal. Men i en av de serendipitösa händelserna som förändrar allt hade Nirenberg träffat Watson dagen innan och berättat för honom om hans resultat. Även om han var skeptisk, konsulterade Watson en kollega, som rapporterade att Nirenbergs resultat var verkliga. Watson vidarebefordrade detta till Crick, som ordnade att Nirenberg skulle presentera sitt papper igen. Den här gången fick han stående ovationer. ”Under de kommande fem åren blev jag som en vetenskaplig rockstjärna,” sa han.

men även rockstjärnor måste producera eller riskera att falla ur rampljuset. Strax efter Nirenbergs framgång i Moskva visade forskare i Severo ochoas laboratorium vid New York University att andra polynukleotider, eller kombinationer av de fyra baserna, styr införlivandet av aminosyror i proteiner. Ochoas laboratorium var nu långt före i loppet för att knäcka den genetiska koden. Nirenberg undrade hur han kunde tävla mot Ochoas grupp på 20 forskare.

dagen efter att han fick veta om ochoas framgång stötte Nirenberg på en kollega, Robert Martin, som lovade att ”låna ut en hand” och stoppade sitt eget arbete i månader för att syntetisera polynukleotider för Nirenberg.

vad Nirenberg kallade” ett ganska konstigt dygnet runt samarbete ” började. Maxine Singer, en annan NIH-kollega, tillhandahöll enzymer; Martin arbetade från midafternoon till 1:00; Matthaei arbetade över natten testning för proteinsyntes (när radioaktivitetsräknarna var mer benägna att vara tillgängliga). Nirenberg arbetade dagskiftet med att analysera data som genererades av 24-timmarscykeln. I slutet av 1961 hade de preliminärt kommit fram till ett stort antal kodord.

Nirenberg byggde på det ursprungliga poly-U-experimentet där han och Matthaei hade knäckt det första ”ordet” (UUU för fenylalanin) i den genetiska koden. År 1966 hade Nirenberg och hans team dechiffrerat 64 RNA tre bokstäver kodord (kodoner) för att styra alla 20 aminosyror.

två år senare vann Nirenberg Nobelpriset, som han delade med Har Gobind Khorana, som behärskade syntesen av nukleinsyror, och Robert Holley, som upptäckte den kemiska strukturen för överförings-RNA.

som nobelpristagare fick Nirenberg många universitetsjobb. Han tackade nej till dem alla. ”Jag tänkte att om jag gick till ett universitet skulle jag använda en tredjedel av min tid för att skriva bidrag,” sa han. ”Jag trodde att jag kunde använda den tiden mer produktivt genom att göra experiment.”Nirenberg dog den 15 januari 2010, efter en livstid av precis den typ av kul han gillade.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.