distillaties

Marshall Nirenberg-breken van de Code

Marshall Nirenberg

Marshall Nirenberg.

Instituut voor wetenschapsgeschiedenis

Marshall Nirenberg wilde gewoon plezier hebben op het werk. Zoals hij me in 2009 vertelde: “met plezier bedoel ik dat ik een belangrijk probleem wilde onderzoeken en dingen wilde ontdekken.”

vijf decennia eerder stond Nirenberg, winnaar van de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde in 1968, voor een dilemma: wat moet hij studeren? Hij had een positie aangeboden als een onderzoek biochemicus aan de National Institutes of Health en na enige gedachte besloten om de relatie tussen deoxyribonucleïnezuur (DNA), ribonucleïnezuur (RNA), en eiwitproductie te onderzoeken.”The best biochemists in the world were working on the mechanism of eiwitsynthese, and the best molecular biologists in the world were working on how genes are regulated in E. coli,” he said.

de onbezonnen jonge Nirenberg had op geen van beide gebieden ervaring. Zijn doctoraat richtte zich op het mechanisme van suikeropname in tumorcellen. Maar in 1959, slechts twee jaar na het behalen van zijn doctoraat en zonder opleiding tot moleculair bioloog, stelde hij voor om de genetische code te onderzoeken.Nirenbergs eerste vraag bleek cruciaal: bestaat boodschapper-RNA-dat wil zeggen, kan RNA de synthese van eiwitten bemiddelen?De interesse in de genetische code kookte in die jaren, nadat James Watson en Francis Crick de wereld elektrificeerde door hun dubbel helixmodel van DNA-structuur te onthullen in hun natuurartikel uit 1953. De twee herkenden dat de dubbelstrengstructuur replicatie mogelijk zou maken. Maar hoe kan DNA, dat bestaat uit slechts vier verschillende nucleotiden, de samenstelling van de vele eiwitten in levende organismen bepalen? Deze vraag voedde de race om de genetische code te ontdekken, waardoor informatie gecodeerd in DNA wordt vertaald in eiwitten.Het oorspronkelijke doel van Nirenberg was het bepalen van de template voor eiwitsynthese. Zonder formele opleiding, geen personeel en geen ervaring in het veld, nam hij deel aan een race waarin de professionele belangen hoog waren.Nirenberg werkte samen met Heinrich Matthaei, een postdoctorale fellow uit Duitsland. In een reeks experimenten werd de celinhoud van E. coli toegevoegd aan reageerbuisjes. “Ik vroeg Heinrich om 20 verschillende oplossingen van aminozuren te maken, elk met 19 ‘koude’ en een radioactief aminozuur en om de poly U te testen, ” Nirenberg zei. Om het even welke reactie die door RNA wordt bemiddeld die een “heet” aminozuur impliceren zou een “heet” eiwit produceren.

succes kwam om drie uur ‘ s ochtends op 27 mei 1961, toen Matthaei synthetisch RNA (uuu of poly U), gemaakt van slechts één van de vier basen—uracil (U)—aan elk van de 20 reageerbuisjes toevoegde en ongewone activiteit vond in één van de tubes die het “hete” aminozuur fenylalanine bevatten. De uracil had de fenylalanine instructies gegeven. Nirenberg, vervolgens aan de Universiteit van Californië, Berkeley, haastte zich terug naar Bethesda. Twee hadden aangetoond dat boodschappersRNA genetische informatie van DNA transcribeert, die de assemblage van aminozuren in complexe proteã nen leiden. Een sleutel om de genetische code te breken—de Rosetta steen van de moleculaire biologie-was ontdekt.In augustus 1961 reisde Nirenberg naar Moskou om zijn resultaten te presenteren op het International Congress of Biochemistry. Als Onbekende woonden slechts 35 mensen zijn lezing bij. Maar in een van die toevallige gebeurtenissen die alles veranderen, had Nirenberg Watson ontmoet de dag ervoor en vertelde hem over zijn resultaten. Hoewel sceptisch, Watson geraadpleegd een collega, die gemeld dat Nirenberg ‘ s bevindingen echt waren. Watson gaf dit door aan Crick, die ervoor zorgde dat Nirenberg zijn paper opnieuw kon presenteren. Deze keer kreeg hij een staande ovatie. “De volgende vijf jaar werd ik een wetenschappelijke rockster”, zei hij.

maar zelfs rocksterren moeten produceren of dreigen uit de schijnwerpers te vallen. Kort na het succes van Nirenberg in Moskou toonden onderzoekers in het laboratorium van Severo Ochoa aan de Universiteit van New York aan dat andere polynucleotiden, of combinaties van de vier basen, de integratie van aminozuren in eiwitten sturen. Ochoa ‘ s laboratorium was nu ver vooruit in de race om de genetische code te kraken. Nirenberg vroeg zich af hoe hij kon concurreren tegen Ochoa ‘ s groep van 20 wetenschappers.De dag nadat hij van Ochoa ‘ s succes hoorde, kwam Nirenberg een collega tegen, Robert Martin, die beloofde een handje te helpen en maandenlang zijn eigen werk stopte om polynucleotiden voor Nirenberg te synthetiseren.

wat Nirenberg noemde “een nogal vreemde 24-uurs samenwerking” begon. Maxine Singer, een andere NIH collega, leverde enzymen; Martin werkte van midafternoon tot 1: 00 uur; Matthaei werkte ‘ s nachts testen op eiwitsynthese (wanneer de radioactiviteit tellers waren meer kans om beschikbaar te zijn). Nirenberg werkte in de dagdienst en analyseerde de gegevens die door de 24-urige cyclus werden gegenereerd. Tegen het einde van 1961 waren ze voorzichtig tot een groot aantal codewoorden gekomen.Nirenberg bouwde voort op het oorspronkelijke poly-U-experiment waarin hij en Matthaei het eerste “woord” (uuu voor fenylalanine) van de genetische code hadden gekraakt. Tegen 1966 had Nirenberg en zijn team de 64 RNA drie-letter code woorden (codons) ontcijferd voor het leiden van alle 20 aminozuren.Twee jaar later won Nirenberg de Nobelprijs, die hij deelde met Har Gobind Khorana, die de synthese van nucleïnezuren onder de knie had, en Robert Holley, die de chemische structuur van transferrna ontdekte.Als Nobelprijswinnaar kreeg Nirenberg vele vacatures aan universiteiten. Hij wees ze allemaal af. “Ik dacht dat als ik naar een universiteit ging ik een derde van mijn tijd zou gebruiken om subsidies te schrijven,” zei hij. “Ik dacht dat ik die tijd productiever kon gebruiken door experimenten te doen.”Nirenberg stierf op 15 januari 2010, na een leven van precies het soort plezier dat hij leuk vond.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.