Paul Berg | |
---|---|
Engleză Paul Naim Berg | |
Data nașterii | 30 iunie 1926 [1] [2] [3] […] (96 de ani) |
Locul nașterii | Brooklyn ( New York ), SUA |
Țară | |
Sfera științifică | biochimie |
Loc de munca | |
Alma Mater | Rezervația de Vest a Universității Case |
Grad academic | Ph.D |
Premii și premii |
![]() Medalia Națională a Științei din SUA ( 1983 ) |
Fișiere media la Wikimedia Commons |
Paul Naim Berg ( ing. Paul Naim Berg ; n. 30 iunie 1926 , Brooklyn , New York ) este un biochimist american , laureat al Premiului Nobel pentru Chimie . Profesor emerit la Universitatea Stanford , membru al Academiei Naționale de Științe din SUA și al Societății Americane de Filosofie (1983), membru străin al Academiei Franceze de Științe (1981) și al Societății Regale din Londra (1992). A primit , de asemenea , Medalia Națională a Științei (1983) și alte premii .
Pe când era încă tânăr cercetător, Paul Berg a rezolvat câteva probleme cheie în chimia metabolică și apoi a continuat să exploreze mecanismele prin care ADN-ul și ARN-ul controlează sinteza proteinelor în sistemele vii. În 1972, împreună cu colegii de la Universitatea Stanford, a sintetizat primul ADN recombinant (r-DNA). Ulterior, el asistă comunitatea internațională a cercetătorilor r-DNA în rezolvarea problemelor fizice și etice ridicate de această teorie revoluționară.
Născut într-o familie de evrei (tatăl - Harry Berg, lucrător textil, mama - Sarah Brodskaya, casnică) [6] , unde a fost copilul cel mai mare. După ce a citit de la o vârstă fragedă cărțile Arrowsmith de Sinclair Lewis și The Microbe Hunters de Paul de Kruy și, după ce a devenit interesat de biologie prin intermediul lor, Berg și-a dorit să devină om de știință. La 14 ani, s-a înscris la liceul Lincoln, sărind peste mai multe clase primare deodată. A absolvit liceul în ianuarie 1943 și, dorind să lupte în război, s-a înrolat în Marina de îndată ce a împlinit 17 ani. În timp ce aștepta să fie chemat la Școala de Pilot Navy, a intrat la Universitatea de Stat din Pennsylvania pentru a se specializa în biochimie, unde a urmat și pregătirea premergătoare zborului. Când pregătirea piloților a fost redusă în marina, Berg a început să se pregătească pentru serviciul pe o navă - va servi pe un submarin până în 1946. S-a întors la Universitatea din Pennsylvania pentru a-și continua studiile și a primit diploma de licență în 1948. Cu un an înainte, s-a căsătorit cu Mildred Levy, pe care a cunoscut-o în liceu. Mai târziu au avut un copil, care a fost numit Ioan.
Și-a luat doctoratul în biochimie de la Case Institute of Technology în 1952 . Lucrarea de disertație a lui Berg a fost dedicată studiului conversiei acidului formic , formaldehidei și metanolului într-o grupare metil complet redusă a metioninei . Berg a fost primul care a demonstrat că acidul folic și vitamina B 12 joacă un rol important în această transformare.
În 1959, la vârsta de 33 de ani, Berg a devenit profesor de biochimie la Școala de Medicină din Stanford, iar înainte de a împlini patruzeci de ani a devenit membru al Academiei Naționale de Științe din SUA.
În 1980, a primit Premiul Nobel pentru Chimie împreună cu Walter Gilbert și Frederick Sanger pentru cercetarea fundamentală a acizilor nucleici . În 1985, președintele Ronald Reagan i-a înmânat Medalia Națională a Științei din SUA din 1983 [7] .
Berg și-a încheiat cariera de cercetare în 2000 și este în prezent profesor emerit la Universitatea Stanford .
În 2016, el a semnat o scrisoare prin care le cere Greenpeace , Națiunilor Unite și guvernelor din întreaga lume să înceteze lupta cu organismele modificate genetic ( OMG ) [8] [9] [10] .
Membru al Academiei Americane de Arte și Științe (1966) și al Academiei Pontificale de Științe (1996), membru străin al Academiei Franceze de Științe (1981) și al Societății Regale din Londra (1992). Fellow al Asociației Americane pentru Progresul Științei (1966) și membru al EMBO .
Teza de doctorat a lui Berg a abordat o problemă centrală în biochimie, demonstrând modul în care vitamina B 12 și acidul folic permit animalelor să sintetizeze aminoacidul metionină. Această lucrare i-a oferit și oportunitatea de a-și continua studiul enzimologiei. A întâlnit două vedete în devenire în domeniul enzimologiei, Arthur Kornberg și Herman Kalkar , care l-au invitat să lucreze cu ei în viitor. A primit doctoratul în 1952 și a petrecut un an lucrând cu Kalkar la Institutul de Citofiziologie din Copenhaga, unde el și un coleg, în speranța de a elucida un punct cheie în metabolismul glucozei, au descoperit în schimb o nouă enzimă care face posibil transferul de fosfat. de la adenozin trifosfat (ATP) la molecule similare de inozin trifosfat (ITP) sau guanozin trifosfat. Această lucrare a explicat că sistemele biologice pot folosi forme de trifosfat, altele decât ATP, pentru a transporta energie. Din 1953 până în 1954, Berg a lucrat în laboratorul lui Arthur Kornberg de la Universitatea Washington din St. Louis. El a decis să investigheze problema sintezei coenzimei A substituită cu acetil, un intermediar important în procesul metabolic central, în urma căruia alimentele sunt descompuse și se eliberează energie. Fritz Lipmann și Feodor Linen au propus un proces în trei etape care include un complex AMP-enzimă. Berg a descoperit că, în loc să se complexeze cu AMP, enzima catalizează sinteza acetil-SCoA într-un mod complet diferit. Această lucrare a infirmat modelul propus de doi mari biochimiști și a rezolvat o altă problemă importantă în acest domeniu. Studii mai recente au arătat că metabolismul și sinteza acizilor grași se realizează prin procese chimice similare. Cercetările ulterioare ale lui Berg au arătat că mecanismul prin care aminoacizii sunt combinați în proteine este foarte asemănător cu cel observat în sinteza acizilor grași - adică aminoacizii sunt „activați” în forma acil-AMP și se pot atașa la transferul de ARN ( t-ARN). Transferați ARN-urile apoi le transportă în ribozomii celulei pentru sinteza proteinelor. Berg a primit premiul Eli Lilly în biochimie în 1959 pentru această lucrare, iar cercetările sale ulterioare s-au concentrat în principal pe sinteza proteinelor, care este ghidată de ARN.
În 1959, Arthur Kornberg a părăsit Departamentul de Microbiologie de la Școala de Medicină a Universității din Washington pentru a conduce noul departament de biochimie de la Universitatea Stanford. Majoritatea colegilor săi, inclusiv Berg, s-au mutat cu el. La Stanford, principalul obiectiv al cercetării lui Berg a fost sinteza proteinelor din aminoacizi, în special activarea aminoacizilor. Aceasta a fost o problemă dificilă, deoarece a descoperit că fiecare aminoacid avea propriul său ARNt (existau 3 sau 4 tipuri). Enzimele care leagă aminoacizii la ARNt-ul corespunzător sunt, de asemenea, foarte specifice. A devenit clar că în sinteza proteinelor, acuratețea atașării unui aminoacid la un anumit t-ARN a fost cheia transmiterii corecte a informațiilor genetice. Echipa lui Berg a dedicat mulți ani elucidării structurii și specificității acestor enzime. Până în 1967, ei au arătat că moleculele de ARNt modificate genetic ar putea duce la interpretarea greșită a codului genetic din ribozomi. Studiile cu ARN modificați au oferit o perspectivă asupra specificității sintezei aminoacil-ARNt și asupra utilizării acestei specificități în biosinteza proteinelor. În acești ani, Berg a studiat și mecanismele transcripției ADN-ului și a izolat o ARN polimerază din E. coli care a sintetizat ARN dintr-un matriță ADN.
Cercetările lui Berg privind transcripția ADN-ului și translația ARNm în proteine ( expresia genelor ) au ajutat la dezvăluirea proceselor asociate de reglare a genelor, adică în ce măsură și în ce condiții este exprimată o anumită genă sau grup de gene. De mulți ani a fost evident că unele gene bacteriene apar doar în anumite condiții; de exemplu, sinteza unei enzime de către o cultură bacteriană poate fi activată și oprită prin modificarea nutriției, oxigenului și a altor variabile. Înțelegerea mecanismelor de pornire și oprire în bacterii s-a răspândit rapid la începutul anilor 1960. Aceste mecanisme au fost studiate de Jacques Monod și François Jacob la Institutul Pasteur. O echipă franceză de cercetători a identificat, folosind o cultură de E. coli, porțiuni de ADN bacterian care controlează anumite funcții (cum ar fi sinteza enzimelor esențiale). Ei au numit aceste secțiuni „ operatori ”, iar grupul de gene care sunt reglementate împreună - „ operoni ”. Operatorii sunt adesea adiacenți genelor care sunt responsabile pentru sinteza unei proteine represoare care împiedică exprimarea operatorului. Monod și Jakob au arătat că inducerea enzimelor produse prin legarea genelor represoare ale unei anumite regiuni ADN permite ca gena reprimată să fie exprimată până în acest punct. Câțiva dintre colegii lui Berg, inclusiv Dale Kaiser, au fost implicați în cercetările sale. Kaiser a lucrat mult la fagii lambda, virusurile lizogenice care infectează E. coli. Fagii lizogeni au atras atenția oamenilor de știință care studiază reglarea genelor deoarece, în loc să ucidă celula gazdă, astfel de viruși au rămas latenți, s-au integrat cu ADN-ul gazdei și s-au replicat odată cu acesta. Genele fagilor rămân inactive până când ceva le activează. În acest moment, se înmulțesc și ucid celula gazdă ca un virus normal.
În 1965, Kaiser a sugerat că mecanismul bacteriofagului lambda era similar cu cel al virusurilor tumorale la mamifere, cum ar fi virusul simian 40 ( SV40 ) și polioamele , care provoacă tumori la maimuțe și șoareci. Paralela nu era precisă (genele virusului tumoral s-au integrat, dar nu au fost reprimate în celula gazdă și au continuat să exprime gene care transformă o celulă într-o celulă tumorală), dar Berg era interesat de implicații: ar putea fi folosiți virușii pentru a studia reglarea genelor în celulele de mamifere, la fel cum au fost ele utilizate în celulele bacteriene? El a simțit că înțelegerea științifică a expresiei genelor în bacterii devine din ce în ce mai clară, dar există încă multă incertitudine cu privire la expresia genelor în formele de viață superioare. Dorind să studieze acest lucru, Berg a decis să nu mai lucreze la sistemele bacteriene pentru sinteza proteinelor, a învățat să cultive celule de mamifere și să folosească virușii tumorali ca modele pentru studierea expresiei genelor la mamifere. El a petrecut 1967-68 la Institutul Salk din San Diego studiind tehnicile de cultură celulară cu Renato Dulbecco .
Când Berg s-a întors la Stanford, a construit un nou laborator potrivit pentru lucrul cu virușii de mamifere și a petrecut câțiva ani investigând mutațiile în SV40, caracterizându-i genomul și determinând ce secțiuni ale ADN-ului codifică pentru ce gene. Următorul obiectiv al cercetării, care urma să conducă în cele din urmă la dezvoltarea tehnologiilor ADN recombinant, a fost stabilit de munca pe care Berg o făcuse mai devreme cu Charles Janowski . Această lucrare a avut ca scop studierea mutațiilor în ARNt care au schimbat citirea codului genetic, folosind fagii lambda ca agenți de transformare, deplasând secțiuni mici de ADN bacterian de la o gazdă la alta. Genele care trebuiau transferate au putut fi identificate deoarece unii fagi s-au integrat doar într-un singur loc în genomul bacterian . (Alți fagi au ales regiuni aleatorii ale ADN-ului bacterian, astfel încât fiecare fag a purtat o regiune individuală a ADN-ului gazdă.) Berg a vrut să știe dacă virusurile tumorale ale mamiferelor ar putea prelua gene și să le transfere la celule noi prin același mecanism. Când fagii fac acest lucru, ei lasă în urmă unele dintre propriile lor gene, la 50 kb pot acomoda aceste modificări fără consecințe.
Tehnica pe care Berg și colegii au dezvoltat-o pentru a îmbina două molecule de ADN a folosit un set de enzime izolate de Kornberg și alții. În primul rând, au tăiat virusul ciclic SV40 și ADN-ul plasmid. Pe baza cunoștințelor că ADN-ul fagului lambda avea capete „lipicioase” care au permis perechilor de baze complementare să se lege într-o singură moleculă de ADN răsucită în lanțuri lungi sau cicluri, ei au sintetizat capete „lipicioase” prin adăugarea unei baze de timină sau adenină (T sau A) folosind o enzimă diferită. Apoi, cele două catene de ADN sunt unite folosind ADN polimerază, ligază și alte enzime. Această procedură complexă, descrisă de Berg, David Jackson și Robert Simons într-o lucrare din 1972 din Proceedings of the National Academy of Sciences, a condus la crearea primei molecule de ADN recombinant [11] . Un an mai târziu, Stanley N. Cohen , Herbert Boyer și alții au descoperit că enzima de restricție, EcoRI, ar putea crea capătul „lipicios” necesar pe aproape orice moleculă de ADN, simplificând foarte mult procesul și făcând posibil pentru cercetători, cel puțin în teorie. , pentru a uni oricare două molecule de ADN. În 1980, Berg a primit Premiul Nobel pentru Chimie și Premiul Lasker pentru această lucrare de pionierat. Aceste tehnologii recombinante au fost promițătoare pentru înțelegerea științifică a geneticii și au fost revoluționare nu numai în biologie, ci și în domenii precum antropologia, medicina și criminalistica. De asemenea, au făcut posibilă crearea unor tulpini specializate de microorganisme pentru o varietate de scopuri, de la plante alimentare modificate genetic la bacterii.
Berg și-a aprofundat cercetările asupra r-ADN-ului între 1980 și 2000, studiind, printre altele, mecanismul de reparare recombinantă a ADN-ului destructurat. Recunoscând nevoia de a lega cercetarea în biologie moleculară cu cercetarea clinică, Berg a ajutat la înființarea Centrului Interdisciplinar pentru Medicină Moleculară și Genetică la Stanford în 1985 și a devenit primul său director. La fel ca mulți cercetători din domeniul geneticii, Berg a legat cercetarea academică și cea din industrie. În 1980, împreună cu colegii săi Arthur Kornberg și Charles Janowski, a fondat DNAX, un institut de cercetare în biotehnologie. Inițial, accentul cercetării a fost pe utilizarea r-ADN-ului pentru sinteza imunoglobulinelor cu proprietăți specifice. Apoi au continuat cercetările în domeniul obținerii de interleukine , pentru aceasta s-au folosit sisteme de clonare dezvoltate în laboratorul lui Berg. În prezent, DNAX este unul dintre centrele de cercetare de top în domeniul imunologiei [12] .
După finalizarea carierei sale de cercetare, Berg a continuat să lucreze în diferite comitete consultative, dar și-a dezvoltat și alte interese. În câțiva ani, a devenit interesat de biografia științifică, de cercetare și de a scrie o carte despre fondatorul geneticii , George Beadle , în colaborare cu Maxine Singer . Cartea: George Beadle: An Uncommon Farmer a fost publicată în 2003.
![]() | ||||
---|---|---|---|---|
Dicționare și enciclopedii | ||||
|
pentru Chimie 1976-2000 | Laureații Nobel|
---|---|
| |
|