Orvosi-élettani Nobel-díj: 1978 - A baktériumok molekuláris védekezése

1978-ban három mikrobiológus: a svájci Werner Arber, az amerikai Daniel Nathans és a szintén amerikai Hamilton O. Smith kapta az orvosi-élettani Nobel-díjat a következő indoklással: "a restrikciós enzimek felfedezéséért és ezek alkalmazásáért a molekuláris genetikai kutatásban".

A restrikciós enzimekkel a baktériumok a szervezetükbe jutott idegen, elsősorban vírus-DNS-t képesek hasítani. Számukra ez nagyon jelentős molekuláris védekező mechanizmus. E védekező enzimek azonban felhasználhatók egyéb, a biológiai laboratóriumban is alapvető elméleti és gyakorlati problémák megoldására. Werner Arber (1929) svájci mikrobiológus a zürichi egyetemen szerzett orvosi diplomát 1953-ban, s a genfi egyetemen kezdett el dolgozni. A genetikai kutatásokban élenjáró Kellenberger és Wiegle mellett alkalma nyílt elsajátítani az akkoriban ugrásszerűen fejlődésnek indult molekuláris genetikai és a bakteriofág (baktériumok vírusai) fiziológiát. Doktori disszertációját is ebben a témakörben írta 1958-ban.

Ezután két éven át a dél-kaliforniai egyetem ösztöndíjasa volt, s visszatérése után mint molekuláris genetikus dolgozott a genfi egyetemen. Megfigyelte a fágrestrikció és modifikáció jelenségét. Úgy találta, hogy a baktériumtörzseken szaporított vírusok a következő nemzedékben nagyságrendekkel kevesebb utódot hoznak létre egy másik baktériumtörzsön, mint az eredeti gazdán (restrikció), illetve az új gazdán a vírusok egyfajta nem öröklődő, a gazdasejtre specifikus módosuláson esnek át (modifikáció). Bebizonyította, hogy a restrikció a baktériumok védekezési reakciója az idegen DNS-sel szemben, s lényege a DNS-molekula szétdarabolása a restrikciós enzimekkel. A modifikációval pedig a baktérium saját DNS-ét védi a restrikciós enzim okozta lebontástól.

Arber 1970-től a bázeli egyetem mikrobiológia-professzora lett. Kutatásai, a kromoszóma-térképezés és a DNS-szekvencia-elemzés új korszakot nyitottak meg, s megteremtették a génsebészet alapjait.

Hamilton Othanel Smith (1931) a kaliforniai Berkeley egyetemen tanult, s a baltimore-i JohnEs Hopkins egyetemen szerzett orvosi diplomát 1956-ban. Két évig a haditengerészetnél szolgált, s szabad óráiban genetikát tanult. Detroitban kórházi segédorvos lett. Kutatói pályafutását a michigani egyetemen kezdte, ahol bakteriofágokon kísérletezett. 1966-67-ben Arber genfi intézetében dolgozott, s ekkor kezdett a restrikciós enzimekkel foglalkozni. Hazatérése után a John"s Hopkins Egyetemen D. Nathans munkatársa lett. Itt mikrobiológiát, molekuláris biológiát és genetikát tanított. A korábban megismert védekező (restrikciós) enzimek a DNS-lánc különböző helyeit hasították. H. O. Smith Haemophilus influenzabaktériumból olyan restrikciós enzimet izolált, mely a DNS-en kizárólag specifikus helyeket ismert fel, s azokat hasította. Kidolgozta a restrikciós enzimek izolálásának és jellemzésének módszerét, ezáltal 150 restrikciós enzim vált ismertté.

Ma már a Smith által felfedezett enzimekhez hasonló (de más és más specifitású) restrikciós enzimek százait ismerik és használják fel a nukleinsav-biokémia és a génsebészet területén. Daniel Nathans (1928) oroszországi zsidó bevándorlók kilencedik gyermeke volt. A delawari egyetemen kémiát, filozófiát, irodalmat tanult, majd a St. Luis-i Washington egyetemen orvosi diplomát szerzett. Néhány évig gyakorló orvosként dolgozott, 1959-től kutatóorvos lett. Először a Rockefeller Intézetben, majd a JohnEs Hopkins egyetemen dolgozott, 1967-ben professzorrá, 1972-ben a mikrobiológiai intézet igazgatójává nevezték ki.

1959-ben izraeli tanulmányútján kapta a hírt, hogy H. O. Smith olyan restrikciós enzimet fedezett fel, amellyel a DNS-molekulák meghatározott helyeken (tehát nem véletlenszerűen) hasíthatók. Felismerte, hogy az enzim lehetővé teszi kisebb DNS-molekulák elemzését, így az általa akkoriban tanulmányozott igen egyszerű felépítésű, daganatkeltő vírus, az SV40 (majomvírus) genetikai anyagáét is. Sikerült az SV40-vírus genetikai anyagáról az új enzim segítségével a használt enzimtől függő, különböző méretű DNS-fragmentumokat lehasítani. Gélelektrolízissel elválasztotta egymástól a fragmentumokat és meghatározta méretüket. A különböző restrikciós enzimekkel való sorozatos hasítások eredményeképpen 1978-ban meghatározta az SV40 több mint 5000 nukleotidból álló DNS-molekulájának teljes bázissorrendjét. Lehetővé vált a gének lokalizációja is. Az SV40-vírus a génsebészet eszköztárának fontos része lett.

| orvosi, Nobel-díj, restrikciós, enzim, modifikáció, DNS, géntechnológia
2002-07-29 11:46:16
hirdetés

Web Design & Development Prowebshop