ranskalainen molekyylibiologi

FranÇois Jacob teki useita merkittäviä lahjoituksia genetiikan alalla tekemällä menestyksekästä yhteistyötä muiden tutkijoiden kanssa kuuluisassa Pasteur-instituutissa Ranskassa. Hänen huomattavin työnsä liittyi Jacob-Monod operonimallin muotoiluun, joka auttaa selittämään, miten geenejä säädellään. Jacob tutki myös lähetti-ribonukleiinihappoa (mRNA ), joka toimii välittäjänä geneettistä koodia kantavan deoksiribonukleiinihapon (DNA) ja ribosomien välillä , joissa proteiineja syntetisoidaan. Hän osoitti myös, että bakteerit noudattavat samoja luonnonvalinnan ja evoluution yleisiä sääntöjä kuin korkeammat eliöt. Tunnustuksena työstään geneettisen kontrollin ja virusten parissa Jacob ja kaksi muuta Pasteur-instituutin tutkijaa , Jacques Lucien Monod ja André Lwoff, jakoivat vuoden 1965 Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon.

Jacob syntyi Nancyssa Ranskassa kauppiaalle Simon Jacobille ja entiselle Thérèse Franckille. Jacob osallistui koulun Lycée Carnot Pariisissa ennen hänen college koulutus. Hän aloitti opintonsa kohti lääketieteellistä tutkintoa Pariisin yliopistossa (Sorbonnessa), mutta joutui keskeyttämään opintonsa, kun Saksan armeija hyökkäsi Ranskaan toisen maailmansodan aikana vuonna 1940. Hän pakeni yhdellä viimeisistä veneistä Englantiin ja liittyi Vapaan Ranskan joukkoihin Lontoossa palvellen upseerina ja taistellen liittoutuneiden kanssa Pohjois-Afrikassa. Sodan aikana Jaakob haavoittui vakavasti. Hänen vammansa heikensivät hänen käsiään ja lopettivat äkisti hänen toiveensa tulla kirurgiksi. Palveluksestaan maalleen hän sai Croix de Guerren ja Companion of the Liberationin, Kaksi Ranskan korkeinta sotilaallista kunnianosoitusta.

tästä fyysisestä takaiskusta huolimatta Jacob jatkoi opintojaan Pariisin yliopistossa. Omaelämäkerrassaan the Statue Within Jacob kertoi saaneensa idean opinnäytetyöhönsä työpaikaltaan, National Penisilline Centeristä, jossa valmistettiin ja kaupallistettiin pientä antibioottia nimeltä tirotrisiini. Lopputyötään varten Jacob valmisti ja arvioi lääkkeen. Lähes kolmekymmentä vuotta vanha, hän ansaitsi hänen MD tutkinto vuonna 1947, samana vuonna hän meni naimisiin lysiane ”Lise” Bloch, pianisti. He saisivat lopulta neljä lasta.

ammatillisen tulevaisuutensa ollessa epävarma Jacob jatkoi jonkin aikaa työskentelyä kansallisessa Penisilliinikeskuksessa. Suunta kääntyi, kun hän ja hänen vaimonsa söivät illallista serkkujensa kanssa, mukaan lukien Herbert Marcovich, biologi, joka työskentelee genetiikan laboratoriossa. Jacob muisteli: ”Herbertin puhuessa tunsin jännityksen nousevan kuin myrsky. Jos minun ikäpolveni mies voisi vielä lähteä tutkimuksiin tekemättä itsestään naurettavaa, niin miksen minä?”Hän päätti ryhtyä biologiksi seuraavana päivänä.

Jacob liittyi Pasteur-instituuttiin vuonna 1950 André Lwoffin assistentiksi. Lwoffin laboratoriosijainti ja sen ahtaat tilat toivat sille nimen ” ullakko.”Vuosi 1950 oli jännittävä Lwoffin laboratoriossa. Lwoff oli työskennellyt lysogeenisten bakteerien kanssa, jotka tuhoutuvat (lysoituvat) hyökätessään bakteereita infektoivien virushiukkasten eli bakteriofagien kimppuun. Bakteriofagit tunkeutuvat bakteerisoluun, lisääntyvät sen sisällä ja lopulta purkavat solun ja vapauttavat uusia bakteriofageja. Lwoffin tutkimuksen mukaan bakteriofagi esiintyy bakteerisolussa ensin ei-infektoituneessa vaiheessa, jota kutsutaan profageksi. Hän voisi stimuloida profagea tuottamaan tartuttavaa virusta lisäämällä ultraviolettivaloa. Nämä uudet havainnot antoivat Jacobille taustan, jota hän tarvitsisi tuleviin tutkimuksiinsa.

Jacob jatkoi opintojaan Pariisin yliopistossa ensimmäiset vuotensa Pasteur-instituutissa, suorittaen kandidaatin tutkinnon 1951 ja opiskellen tohtoriksi, jonka hän sai 1954. Väitöskirjaansa varten Jacob tarkasteli tiettyjen säteilyjen tai kemiallisten yhdisteiden kykyä indusoida profeettaa ja ehdotti mahdollisia immuniteettimekanismeja .

labran henkilökuntaan päästyään Jacob muodosti pian hedelmällisen yhteistyön Élie Wollmanin kanssa, joka oli myös sijoitettu Lwoffin laboratorioon. Kesällä 1954 hän ja Wollman löysivät Escherichia coli-bakteerista niin sanotun eroottisen induktion. He muuttivat myöhemmin ilmiön nimen tsygoottiseksi induktioksi. Tsygoottisessa induktiossa prophagea kantavan koirasbakteerisolun kromosomi voitiin siirtää naissoluun, joka ei kantanut prophagea, mutta ei päinvastoin. Tsygoottinen induktio osoitti, että jälkimmäisessä tapauksessa solun tumaa ympäröivässä sytoplasmassa oleva muuttuja esti sekä ennustuksen että immuniteetin.

toisessa kokeessa hän ja Wollman parittivat mies-ja naispuolisia bakteerisoluja erottaen ne toisistaan ennen kuin ne ehtivät konjugoitua . Tämä myös leikkasi kromosomin siirtyessään koiraalta naaraalle. He havaitsivat, että naaras hyväksyi kromosomin pala palalta, tietyssä järjestyksessä ja tasaisella nopeudella, melko samalla tavalla kuin imisi spagettia. Heidän tutkimuksensa tuli tunnetuksi” spagettikokeiluna ” wollmanin suureksi harmiksi.

kirjassaan Phage and the Origins of Molecular Biology Wollman selitti, että seuraamalla eri geneettisiä markkereita koiraalla he pystyivät määrittämään kunkin geenin saapumisajankohdan tsygoottiin ja päättelemään oikein sen aseman DNA: han. Jacob ja Wollman käyttivät myös elektronimikroskooppia konjugoituvien bakteerien kuvaamiseen ja geenien siirtymisen ajoittamiseen. ”Élie Wollmanin kanssa olimme kehittäneet työkalun, joka mahdollisti minkä tahansa funktion, minkä tahansa ”järjestelmän” geneettisen analyysin, Jacob sanoi omaelämäkerrassaan. Nämä kaksi tutkijaa löysivät ja määrittelivät myös episomit, geneettiset kannat, jotka automaattisesti monistuvat osana kromosomien kehitystä .

Jacob ja Wollman osoittivat myös, että bakteerit voivat mutatoitua ja sopeutua lääkkeisiin tai bakteriofageihin. Evoluutio ja luonnonvalinta toimivat niin bakteereissa kuin korkeammissakin elämänmuodoissa. Jacob ja Wollman tekivät tutkimustyöstään yhteenvedon Scientific American-lehden heinäkuun numerossa 1956: ”ei ole epäilystäkään siitä, etteivätkö geneettisen rekombinaation peruspiirteet olisi samanlaisia, esiintyivätpä ne bakteereissa tai ihmisessä. Olisi melko yllättävää, jos bakteerien suvullisen lisääntymisen tutkimus ei johtaisi syvempään ymmärrykseen geneettisestä rekombinaatioprosessista, joka on niin elintärkeä korkeampien eliöiden eloonjäämiselle ja evoluutiolle.”

vuonna 1956 Jacob otti vastaan Pasteur-instituutin laboratorionjohtajan arvonimen. Kahden vuoden kuluttua Jacob alkoi työskennellä Jacques Monodin kanssa, joka oli lähtenyt Lwoffin laboratoriosta useita vuosia aiemmin johtamaan Pasteur-instituutin solukemian laitosta. Myös Arthur Pardée oli usein mukana tutkimuksessa. Jacob ja Monod tutkivat, miten galaktosidaasi-niminen suolistoentsyymi aktivoituu pilkkomaan laktoosia eli maitosokeria. Galaktosidaasi on indusoituva entsyymi, eli sitä ei muodostu, ellei siinä ole tiettyä substraattia—tässä tapauksessa laktoosia. Indusoituvat entsyymit eroavat konstitutiivisista entsyymeistä, joita syntyy jatkuvasti riippumatta siitä, onko indusoija olemassa. Yhdistämällä normaalin indusoituvan urosbakteerin konstitutiiviseen naaraaseen he osoittivat, että induktiiviset entsyymiprosessit menevät konstitutiivisen entsyymisynteesin edelle. Jacobin ja Monodin tekemissä kokeissa induktori, laktoosi, toimi galaktosidaasin synteesiä säätelevän geenin estäjänä.

jälkeenpäin Jacob tajusi, että hänen työnsä Monodin kanssa ja hänen aikaisempi työnsä wollmanin kanssa tsygoottisesta induktiosta liittyivät toisiinsa. Sisällä olevassa patsaassa hän sanoi: ”molemmissa tapauksissa geeni hallitsee sytoplasmatuotteen muodostumista, repressoria, joka estää muiden geenien ilmentymisen ja siten estää joko galaktosidaasin synteesin tai viruksen lisääntymisen.”Heidän tehtävänään oli silloin selvittää repressorin sijainti, joka näytti olevan DNA: ssa.

vuosikymmenen loppuun mennessä Jacob ja Monod olivat löytäneet lähetti-RNA: n , yhden ribonukleiinihapon kolmesta tyypistä. (Kaksi muuta ovat ribosomaalinen RNA ja siirtäjä-RNA.) Jokaisella RNA-tyypillä on tietty funktio. MRNA toimii välittäjänä DNA: n ja ribosomien välillä välittäen tietoa proteiinien muodostamiseen tarvittavien aminohappojen oikeasta sekvenssistä. Heidän työnsä jatkuessa Jacob otti vastaan paikan Pasteur-instituutin Solugenetiikan osaston johtajana.

vuonna 1961 he selittivät mRNA: ta ja nykyisin kuuluisaa Jacob-Monod-operonimallia koskevan tutkimuksensa tulokset lehdessä ”Genetic Regulatory Mechanisms in the Synthesis of Proteins”, joka ilmestyi Journal of Molecular Biology-lehdessä Molecular biologist Gunther S. Stent in Science kuvaili paperia ”yhdeksi molekyylibiologian kirjallisuuden monumenteista.”

Jacob-Monod operonimallin mukaan joukko DNA: n rakennegeenejä kantaa koodia, jonka lähetti-RNA välittää ribosomeille, jotka valmistavat proteiineja. Jokaisella rakennegeenien joukolla on oma operaattorigeeni, joka makaa vieressä. Tämä toimijageeni on kytkin, joka käynnistää tai sammuttaa sen joukon rakennegeenejä ja valvoo siten niiden proteiinien synteesiä. Jacob ja Monod kutsuivat jokaista operaattoriryhmää ja sen rakennegeenejä operoniksi. Operaattorigeenin lisäksi säätelijägeeni sijaitsee samassa kromosomissa rakennegeenien kanssa. Induktiivisessa järjestelmässä, kuten laktoseoperonissa (tai lac operonissa, kuten sitä kutsutaan), tämä säätelijägeeni koodaa repressoriproteiinia. Repressoriproteiini tekee jommankumman kahdesta asiasta. Kun laktoosia ei ole, repressoriproteiini kiinnittyy toimijaan ja inaktivoi sen, mikä puolestaan pysäyttää rakenteellisen geenin toiminnan ja proteiinisynteesin . Laktoosin läsnä ollessa repressoriproteiini kuitenkin sitoutuu säätelijägeeniin toimijan sijaan. Näin se vapauttaa toimijan ja mahdollistaa proteiinisynteesin esiintymisen. Tällaisen järjestelmän avulla solu voi sopeutua muuttuviin ympäristöolosuhteisiin ja tuottaa tarvitsemiaan proteiineja silloin, kun se niitä tarvitsee.

VUOSI Tämän julkaisun jälkeen Jacob voitti Ranskan tiedeakatemian Charles Leopold Mayer-palkinnon. Vuonna 1964 Collège de France tunnusti myös hänen saavutuksensa perustamalla hänen kunniakseen erityisen tuolin. Hänen suurin kunnia, kuitenkin, tuli vuonna 1965, kun hän, Lwoff, ja Monod jaettu Nobelin fysiologian tai lääketieteen. Palkinnolla tunnustettiin heidän panoksensa ” tuntemukseemme elävän aineen perusprosesseista, jotka muodostavat perustan sellaisille ilmiöille kuin sopeutuminen, lisääntyminen ja evoluutio.”

Jacob kirjoitti uransa aikana lukuisia tieteellisiä julkaisuja, kuten kirjat the Logic of Life: A History of heritable and the Possible and the Actual. Jälkimmäinen, joka julkaistiin vuonna 1982, pureutuu evoluutioteoriaan ja rajaan, joka hänen mielestään täytyy vetää evoluution käytön tieteellisenä teoriana ja myyttinä välille.

Katso myös bakteriofagien ja bakteriofagien tyypitys; evoluutio ja evolutionaariset mekanismit; bakteerien ja virusten evolutionaarinen alkuperä; eukaryoottisolujen geneettinen säätely; prokaryoottisolujen geneettinen säätely; Immunogenetiikka; Molecular biology and molecular genetics; Molecular biology, central dogma of; virus genetics

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.