desztillációk

Marshall Nirenberg-a kód feltörése

Marshall Nirenberg

Marshall Nirenberg.

tudománytörténeti Intézet

Marshall Nirenberg csak szórakozni akart a munkahelyén. Ahogy 2009-ben mondta: “a móka alatt azt értem, hogy egy fontos problémát akartam feltárni, és fel akartam fedezni dolgokat.”

öt évtizeddel korábban Nirenberg, az 1968-as fiziológiai vagy orvostudományi Nobel-Díj nyertese dilemmával szembesült: mit kell tanulnia? A National Institutes of Health kutatói biokémikusi állást ajánlott neki, és némi gondolkodás után úgy döntött, hogy megvizsgálja a dezoxiribonukleinsav (DNS), a ribonukleinsav (RNS) és a fehérjetermelés közötti kapcsolatot.

“a világ legjobb biokémikusai a fehérjeszintézis mechanizmusán dolgoztak, a világ legjobb molekuláris biológusai pedig azon, hogyan szabályozzák a géneket Az E. coli-ban” – mondta.

a pimasz fiatal Nirenbergnek egyik területen sem volt tapasztalata. PhD a tumorsejtekben a cukorfelvétel mechanizmusára összpontosított. De 1959-ben, csak két évvel a PhD megszerzése után, és molekuláris biológus képzés nélkül javasolta a genetikai kód vizsgálatát.

Nirenberg első kérdése döntő fontosságúnak bizonyult: létezik—e messenger RNS-vagyis képes-e az RNS közvetíteni a fehérjék szintézisét?

a genetikai kód iránti érdeklődés ezekben az években felforrósodott, miután James Watson és Francis Crick 1953-ban a Nature cikkében feltárta a DNS szerkezetének kettős spirálmodelljét. A kettő felismerte, hogy a kettős szálú szerkezet lehetővé teheti a replikációt. De hogyan tudná a csak négy különböző nukleotidból álló DNS meghatározni az élő szervezetekben található sok fehérje összetételét? Ez a kérdés táplálta a genetikai kód felfedezésének versenyét, amelyen keresztül a DNS-ben kódolt információ fehérjékké alakul.

Nirenberg kezdeti célja a fehérjeszintézis sablonjának meghatározása volt. Formális képzés, személyzet és a terepen szerzett tapasztalat nélkül olyan versenyre indult, ahol a szakmai tét magas volt.

Nirenberg összeállt Heinrich Matthaei, egy posztdoktori ösztöndíjas Németországból. Egy kísérletsorozatban az E. coli sejttartalmát adtuk a kémcsövekhez. “Megkértem Heinrichet, hogy készítsen 20 különböző aminosavat, mindegyikben 19 “hideg” és egy radioaktív aminosav van, és tesztelje a poly U-t ” – mondta Nirenberg. Bármely RNS által közvetített reakció, amely “forró” aminosavat tartalmaz, “forró” fehérjét eredményez.

a siker jött három reggel május 27, 1961, amikor Matthaei hozzáadott szintetikus RNS (UUU vagy poly U) készült csak az egyik a négy bázisok—uracil (U)—mind a 20 kémcsövek és talált szokatlan aktivitást az egyik cső, amely a “forró” aminosav fenilalanin. Az uracil adta a fenilalanin utasításokat. Nirenberg, majd a Kaliforniai Egyetem, Berkeley, rohant vissza Bethesda. A kettő kimutatta, hogy a messenger RNS átírja a genetikai információkat a DNS-ből, irányítva az aminosavak összeszerelését komplex fehérjékké. A genetikai kód feltörésének kulcsát—a molekuláris biológia Rosetta-Kövét-fedezték fel.

1961 augusztusában Nirenberg Moszkvába utazott, hogy bemutassa eredményeit a nemzetközi biokémiai kongresszuson. Mint ismeretlen, csak 35 ember vett részt a beszélgetésén. De az egyik ilyen szerencsés esemény, amely mindent megváltoztat, Nirenberg előző nap találkozott Watsonnal, és elmondta neki az eredményeit. Bár szkeptikus, Watson konzultált egy kollégájával, aki arról számolt be, hogy Nirenberg megállapításai valódiak. Watson továbbította ezt Cricknek, aki elintézte, hogy Nirenberg ismét bemutassa papírját. Ezúttal nagy tapsot kapott. “A következő öt évben olyan lettem, mint egy tudományos rocksztár” – mondta.

de még a rocksztároknak is termelniük kell, vagy kockáztatniuk kell, hogy kiesnek a reflektorfényből. Röviddel Nirenberg Moszkvai sikere után a New York-i Egyetem Severo Ochoa laboratóriumának kutatói kimutatták, hogy más polinukleotidok vagy a négy bázis kombinációi irányítják az aminosavak fehérjékbe történő beépítését. Ochoa laboratóriuma most messze megelőzte a genetikai kód feltörésének versenyét. Nirenberg azon tűnődött, hogyan tud versenyezni Ochoa 20 tudós csoportjával.

egy nappal azután, hogy megtudta Ochoa sikerét, Nirenberg összefutott egy kollégájával, Robert Martinnal, aki megígérte, hogy “segít”, és hónapokra leállította saját munkáját, hogy polinukleotidokat szintetizáljon Nirenberg számára.

amit Nirenberg “meglehetősen furcsa, éjjel-nappal folytatott együttműködésnek” nevezett, megkezdődött. Maxine Singer, egy másik NIH kolléga enzimeket biztosított; Martin délutántól 1:00-ig dolgozott; Matthaei egyik napról a másikra tesztelte a fehérjeszintézist (amikor a radioaktivitás számlálók nagyobb valószínűséggel álltak rendelkezésre). Nirenberg a nappali műszakban dolgozott, elemezve a 24 órás ciklus által generált adatokat. 1961 végére próbaképpen nagyszámú kódszóra jutottak.

Nirenberg az eredeti poly-U kísérletre épült, amelyben Matthaei-vel feltörték a genetikai kód első “szavát” (uuu a fenilalaninra). 1966-ra Nirenberg és csapata megfejtette a 64 RNS hárombetűs kódszavakat (kodonokat) mind a 20 aminosav irányításához.

két évvel később Nirenberg elnyerte a Nobel-díjat, amelyet megosztott Har Gobind Khoranával, aki elsajátította a nukleinsavak szintézisét, és Robert Holley-vel, aki felfedezte a transzfer RNS kémiai szerkezetét.

mint Nobel-díjas Nirenberg számos egyetemi állásajánlatot kapott. Mindet visszautasította. “Arra gondoltam, hogy ha egyetemre megyek, az időm egyharmadát támogatásokra fordítom” – mondta. “Úgy gondoltam, hogy ezt az időt hatékonyabban tudom felhasználni kísérletekkel.”Nirenberg meghalt január 15-én, 2010, miután egy életen át csak az a fajta szórakozás tetszett neki.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.