Noblista gościem Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej: artykuł nr 3221
2006-08-30 23:01:41 Ciekawostki
Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie już po raz drugi gości u siebie noblistę. Tym razem będzie to dr Richard J. Roberts, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny z 1993 r. Obok wybitnych osiągnięć naukowych i prowadzenia intensywnych prac badawczych, dr Richard J. Roberts angażuje się również w usprawnienie funkcjonowania środowiska naukowego. Jest wielkim zwolennikiem i rzecznikiem modelu „open access” w dostępie do publikacji w nauce, a także testowania przewidywań doświadczalnych.
15 września br. o godz. 12.00 w Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii
Biomedycznej PAN, przy ul. ks. Trojdena 4 w Warszawie, dr Roberts wygłosi wykład
pt. „The genomics of restriction and modification” (“Genomika restrykcji i
modyfikacji”).
Dr Roberts przyjeżdża do Polski na zaproszenie dr hab. Janusza M. Bujnickiego,
kierownika Pracowni Bioinformatyki i Inżynierii Białka w Międzynarodowym
Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie i laureata prestiżowej
nagrody Programu Młodych Badaczy Europejskiej Organizacji Biologii Molekularnej
(EMBO Young Investigator Programme). Dr Roberts jest członkiem EMBO i mentorem
dr Bujnickiego w ramach programu YIP. Obaj naukowcy poznali się na konferencji w
Indiach w r. 2000 i od tego czasu utrzymują intensywny kontakt związany z ich
wspólnymi zainteresowaniami dotyczącymi bakteryjnych systemów restrykcji i
modyfikacji DNA.
Dr Richard Roberts urodził się w 1943 r. w Anglii jako jedyny syn mechanika
motorów i gospodyni domowej. Od najmłodszych lat szkolnych był bardzo uzdolniony
matematycznie. Pasjonował się rozwiązywaniem łamigłówek matematycznych i
logicznych i jako młody chłopak chciał zostać detektywem. Ojciec, widząc
zainteresowania i uzdolnienia syna, zbudował Richardowi domowe laboratorium, w
którym ten, zaopatrując się w chemikalia w lokalnej aptece, mógł prowadzić
eksperymenty. Od tej pory wiedział już, że będzie chemikiem. Richard uwielbiał
też czytać książki i był zapalonym szachistą i grotołazem.
Zadziwiające, że przyszły noblista powtarzał klasę maturalną z powodu fizyki (za
drugim podejściem dostał jednak najwyższą notę). Po ukończeniu szkoły średniej
studiował na wydziale chemii Uniwersytetu w Sheffield. Tam doktoryzował się u
profesora chemii organicznej Davida Ollisa. W 1969 r. Roberts dostał się na
Harvard do laboratorium profesora biochemii i biologii molekularnej, Jacka
Stromingera. Zajął się tam sekwencjonowaniem tRNA, pełniącego istotną rolę w
biosyntezie bakteryjnej ściany komórek i aby nauczyć się odpowiednich technik,
spędził miesięczny staż w laboratorium noblisty, Fredericka Sangera w Cambridge.
Po 4 latach na Harvardzie Roberts przeniósł się do Cold Spring Harbor, gdzie
zajął się identyfikacją enzymów restrykcyjnych – białek umożliwiających
precyzyjne cięcie DNA, odkrytych przez Wernera Arbera, Daniela Nathansaa i
Hamiltona Smitha (za co otrzymali Nagrodę Nobla w 1978 r). W laboratorium
Robertsa odkryto i scharakteryzowano większość z enzymów restrykcyjnych
poznanych w latach 70. na całym świecie.
Oprócz badań nad enzymami restrykcyjnymi Roberts zajmował się mapowaniem DNA.
Było już wówczas wiadomo, że w sekwencji DNA zapisane są geny, które zawierają
szczegółową instrukcję nt. budowy białka wg kodu genetycznego - konkretnej
sekwencji trzech „cegiełek” DNA odpowiada jedna „cegiełka” białka. Ta instrukcja
jest jednak najpierw kopiowana z DNA do innego kwasu nukleinowego, znanego jako
RNA. Białka są tworzone dopiero po odczytaniu instrukcji z RNA. Uważano
powszechnie, że geny występują w formie pojedynczych, ciągłych segmentów DNA –
tak jak zaobserwowano to u bakterii.
W 1977 r. Roberts dokonał rewelacyjnego odkrycia, za które w 1993 r. otrzymał
Nagrodę Nobla. Prowadząc badania nad materiałem genetycznym adenowirusa dowiódł,
że odcinki DNA kodujące białko mogą być podzielone na osobne segmenty,
przedzielone segmentami niekodującymi. Na poziomie RNA elementy niekodujące
ulegają „wycięciu”, a elementy kodujące – sklejeniu. Proces ten nazywany z jęz.
ang. „splicingiem” przypomina pracę edytora filmu: z dużej ilości nakręconego
materiału niepotrzebne ujęcia są wycinane, a pozostałe połączone w spójną i
kompletną całość. Opracowywany w ten sposób RNA zawiera tylko te części, które
odpowiadają ostatecznej sekwencji białka. Wkrótce po opublikowaniu tego
doniosłego odkrycia okazało się, że większość genów wyższych organizmów, w tym
człowieka, ma mozaikową strukturę.
Odkrycie Robertsa otworzyło nową perspektywę na ewolucję organizmów wyższych.
Wcześniej uważano, że organizmy ewoluują poprzez gromadzenie pojedynczych zmian
w poszczególnych genach. Mozaikowa struktura genu pozwala organizmom wyższym na
zmianę genu w inny, bardziej efektywny sposób. Dzieje się to dlatego, że w
czasie ewolucji segmenty genu – odrębne elementy mozaiki - mogą być
przegrupowywane na poziomie DNA, tworząc nowe wzory mozaiki, czyli nowe geny.
Obecnie uważa się, że właśnie takie przetasowywania odpowiadają za powstanie i
szybka ewolucję organizmów wyższych, w porównaniu z bakteriami. Odkrycie
Robertsa ma również olbrzymie znaczenie w zrozumieniu powstawania chorób, na
przykład anemii, która rodzi się w wyniku defektów w materiale genetycznym.
Od 1992 r. Roberts jest dyrektorem naukowym w prywatnej firmie
biotechnologicznej New England Biolabs w USA, badającej, produkującej i
sprzedającej enzymy restrykcyjne. Nie zajmuje się już badaniem splicingu,
kontynuuje natomiast badania nad enzymami restrykcyjnymi, metylotransferazami
DNA i ewolucją genomów. Do jego najbardziej znanych odkryć z tego okresu należy
zjawisko „wykręcania” zasad z DNA (ang. „base flipping”) przez
metylotransferazy. Obecnie wiadomo, że wiele białek tymczasowo „wykręca” zasady
z DNA podczas różnych ważnych procesów w komórce. Umożliwia to m.in. taką
modyfikację DNA, aby nie był on cięty przez enzymy restrykcyjne (w ten sposób
bakterie chronią się przed zniszczenia własnego materiału genetycznego), a także
bardziej efektywną ochronę uszkodzeń, co ma znacznie np. dla spowalniania
procesu starzenia się komórek.
Obok swych osiągnięć czysto naukowych dr Richard Roberts angażuje się w
usprawnienie funkcjonowania środowiska naukowego. Jest on wielkim zwolennikiem i
propagatorem modelu „open access” w dostępie do publikacji w nauce. Jest za tym,
aby za umieszczanie publikacji w czasopismach płacili autorzy, a nie jak to jest
obecnie, biblioteki, które prenumerują pisma u wydawcy. Korzyścią takiego
rozwiązania byłyby zachowanie przez autora praw autorskich (teraz w momencie
publikacji artykułu w danym czasopiśmie prawa autorskie przejmuje wydawca), a
ponadto nieograniczony dostęp do artykułu we wszystkich dostępnych mediach. Jest
to niewątpliwa korzyść dla samego autora, który może szeroko rozpropagować swoje
wyniki badawcze, ale także dla naukowców z biedniejszych krajów, którzy
otrzymują dostęp do artykułu np. przez Internet, bez ponoszenia kosztów zakupu
czasopisma.
Dr Roberts promuje także wśród społeczności naukowej testowanie przewidywań
doświadczalnych. W istniejących obecnie bazach danych zawierających opis
sekwencji genomów (m.in. genomu człowieka) jest bardzo wiele hipotez dotyczących
funkcji poszczególnych genów (opartych najczęściej na podobieństwie do innych
genów o wcześniej zbadanej funkcji), brakuje jednak doświadczalnych weryfikacji
większości tych przewidywań. Jak dotąd wykazano, że niektóre z tych hipotez były
błędne, co oznacza, że nie można w pełni ufać opisom genów dostępnych w bazach
danych, o ile nie są one poparte solidnymi badaniami doświadczalnymi.
Obecnie wciąż utrzymuje się tendencja, by promować wielkie projekty zajmujące
się generowaniem olbrzymiej ilości nowych danych dotyczących DNA (np. przez
sekwencjonowanie nowych genomów) i mnożyć hipotezy dotyczące funkcji genów,
brakuje natomiast schematu, który umożliwiałby racjonalne finansowanie badań
doświadczalnych, które mogłyby potwierdzić (lub poprawić) te przewidywania. Dr
Roberts usilnie postuluje, aby powstały komplementarne programy finansujące
badania naukowe pozwalające na systematyczną weryfikację przewidywań
doświadczalnych, aby uwiarygodnić informacje dostępne w bazach danych.
Dorota Libiszowska, Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej
Dzięki uprzejmości: PAP Nauka w Polsce