Laboratoř molekulární biologie

Laboratoř molekulární biologie (také LMB ) je výzkumné zařízení v Cambridge , Anglie , jehož vědci nástrojem na molekulární biologie revoluce v roce 1950 a 1960. Od roku 1960 je to lékařský výzkumný ústav s mnoha různými zaměřeními.

Začátky: 1947-1961

Poté, co studoval organickou chemii , Max Perutz opustil svou rodnou zemi Rakousko v roce 1936 , šel do University of Cambridge jako postgraduální a připojil se k X-ray krystalografie skupinu vedenou od JD Bernal . V Cavendishově laboratoři zahájil studium hemoglobinu , které ho mělo provázet po celý život. Po smrti lorda Rutherforda se jeho nástupce Lawrence Bragg , průkopník rentgenové krystalografie, stal v roce 1938 novým Cavendishovým profesorem fyziky. Během této doby Bragg poskytoval Perutzově práci trvalou podporu. Po druhé světové válce se mnoho fyziků obrátilo k biologii a přineslo s sebou nové metody a způsoby myšlení. John Kendrew se připojil k výzkumné skupině společnosti Perutz, aby od roku 1946 studoval protein související s hemoglobinem, myoglobinem . V následujícím roce byla pracovní skupina založena u Rady pro lékařský výzkum (MRC) pod vedením Harolda Percivala Himswortha , „Jednotky MRC pro studium molekulární struktury biologických systémů“, která se zabývala otázkami strukturní biologie. K této skupině se v roce 1948 připojil Hugh Huxley, aby pracoval na svalových bílkovinách. Od roku 1949 pracoval Francis Crick na rentgenové krystalografii proteinů. V roce 1951 přišel do MRC James Watson . Rok 1953 se stal annus mirabilis biologie. Watson a Crick objevili strukturu dvojité šroubovice DNA. To objasnilo, že biologické informace jsou uloženy jako lineární kód a zdvojnásobeny během dělení buněk . Perutz zjistil, že trojrozměrná struktura velkých proteinů, jako jsou myoglobin a hemoglobin, lze v zásadě odvodit z rentgenových spektroskopických dat značením skupin molekul těžkými atomy. Huxley vyvinul teorii skluzu vlákna . V roce 1957 byla pracovní skupina přejmenována a od té doby se jí říká „MRC Unit for Molecular Biology“. Ve stejném roce se ke skupině připojil Sydney Brenner a Vernon Ingram zjistil, že srpkovitá anémie je způsobena náhradou aminokyselin v molekule hemoglobinu. V roce 1958 vyšla Crickova esej O syntéze proteinů , ve které bylo formulováno centrální dogma molekulární biologie , hypotéza sekvence a teorie adaptéru. V roce 1961 se Brenner podílel na objevu messengerové RNA . Ve stejném roce spolu s Crickem vyvinuli předpoklad, že genetický kód se čte v trojicích. Celá tato práce byla provedena v jednoduché budově zvané „The Hut“.

Otevření LMB v roce 1962

Budova LMB. V popředí vidíte posluchárnu.

MRC postavilo novou budovu laboratoře mimo Cambridge, LMB, do které se v roce 1962 přestěhovala skupina Cavendish Structural Biology. Přidala se k nim pracovní skupina Freda Sangera , která dříve sídlila v biochemickém oddělení, a Aaron Klug , který pocházel z Londýna. Sanger obdržel Nobelovu cenu za chemii v roce 1958 za práci na sekvenování proteinů (zejména inzulínu ) . Nová laboratoř byla otevřena královnou Alžbětou II. V roce 1962. O něco později Kendrew a Perutz obdrželi Nobelovu cenu za chemii a Crick a Watson za medicínu. Perutz vedl laboratoř se třemi odděleními: strukturní biologie (Kendrew); Molekulární genetika (Crick); Chemie proteinů (Sanger). Celkem tam pracovalo asi 40 vědců. Jejich počet se však rychle zvýšil, protože do USA přišlo do Cambridge mnoho postdoktorů.

Molekulární biologie: 1962 a později

V následujícím desetiletí znalosti v oblasti molekulární biologie rychle rostly. Byla objasněna trojrozměrná struktura řady důležitých proteinů, včetně myoglobinu a hemoglobinu . Strukturu chymotrypsinu zkoumal David Blow . Princip genetického kódu objasnil Crick na základě četných indikací výzkumníků z celého světa. Nejprve byly objeveny spouštěcí a zastavovací signály pro poselskou RNA . V roce 1966 Crick navrhl vlnitou hypotézu , která uvádí, že genetický kód zdegeneroval. To vysvětluje, že počet molekul tRNA odpovědných za čtení kódu je menší než počet výpočetně možných kodonů. Sanger vyvinul nové metody pro sekvenování RNA a DNA , za které v roce 1980 získal druhou Nobelovu cenu za chemii. Později se John Sulston významně podílel na sekvenování celých genomů . John Derek Smith a Sid Altman zkoumali otázku, jak se z prekurzoru t-RNA stane zralá molekula t-RNA. To později vedlo k objevu ribozymů . Aaron Klug objasnil strukturu tRNA, objevil zinkové prsty a v roce 1982 obdržel Nobelovu cenu za chemii. Struktura ATP syntázy byla objasněna podle John E. Walker a Andrew Leslie. Walker za to obdržel Nobelovu cenu za chemii za rok 1997. Venkatraman Ramakrishnan získal Nobelovu cenu za chemii za rok 2009 za objasnění struktury ribozomu .

Diferenciace zaměření práce

Na konci 60. let bylo jasné, že některé problémy v biologii lze vyřešit pomocí zdrojů molekulární biologie.

Vývojová biologie C. elegans

Sydney Brenner zahájil svou práci s červem C. elegans v roce 1965. Jeho skupina se brzy rozrostla o vědce, kteří dnes tvoří jádro výzkumu C. elegans. Sulston popsal vývoj každé jednotlivé buňky u malého červa a John White celou síť jeho nervového systému. Robert Horvitz , který s prací pomohl, obdržel v roce 2002 Nobelovu cenu za medicínu společně s Brennerem a Sulstonem. Jonathan Hodgkin popsal genetické mechanismy pohlavního vývoje u C. elegans a John Gurdon používal žabí vejce jako systém pro překlad cizí mRNA. Peter Lawrence zahájil svou práci na formování vzorů a pomohl popsat oddíly, které určují plán těla v Drosophile. Přesvědčil Cricka, aby se zajímal o otázky morfogenetických gradientů, které přispívají k formování vzorů.

imunologie

César Milstein pracoval na problémech rozmanitosti protilátek po mnoho let. Spolu s Georgesem JF Köhlerem vyvinul metodu produkce monoklonálních protilátek . Za to dostali v roce 1984 Nobelovu cenu za medicínu. Greg Winter byl průkopníkem ve vývoji protilátkového inženýrství. Zjistil, jak vyrábět a používat nové protilátky a fragmenty protilátek. Dnes jsou v medicíně nepostradatelné. Práce Leo Jamese v roce 2010 ukázala, že proti virovým infekcím lze bojovat nejen ničením infikovaných buněk, ale také pomocí mechanismů v buňce využívajících protein TRIM21 . To otevírá nové možnosti v boji proti virovým infekcím.

Buněčná biologie

Protože klasická molekulární biologie se změnila od objasnění struktury jednotlivých molekul k problémům buněčné biologie a vývoje, bylo oddělení pro molekulární genetiku přejmenováno na oddělení pro buněčnou biologii. Mark Bretscher objevil, jak jsou proteiny v membráně lidských erytrocytů uspořádány fosfolipidovými translokátory . Richard Henderson a Nigel Unwin vyvinuli metodu elektronové krystalografie k objasnění struktury bakteriorhodopsinu . Barbara Pearse objevila hlavní složky klatrinu podílejícího se na endocytóze . Mark Bretscher, Hugh Pelham a Sean Munro zkoumali, jak jsou proteiny umístěny v určitých oblastech buňky. John Kilmartin zkoumal strukturu a funkci pólových těles vřetena . V kvasinkách se jedná o suspenzní body pro chromozomy během dělení buněk. Chromozomy jsou již dlouho středem zájmu LMB. Tato vyšetřování zahájil Roger Kornberg . Objevil jednu ze základních formací kondenzace DNA v nukleosomu a pokračoval v práci na otázce, jak je DNA složena v buňce.

Neurobiologie

V roce 1993 bylo založeno nové oddělení pro neurobiologii. Další vývoj elektronové krystalografie Unwinem pomohl objasnit strukturu acetylcholinových receptorů . Michel Goedert identifikoval různé proteiny, které jsou spojeny s Alzheimerovou chorobou .

Měřicí přístroje a vědecké vybavení

Vědecký pokrok není zřídka založen na technických inovacích. LMB byla v této oblasti často lídrem, například při sekvenování proteinů a DNA, produkci monoklonálních protilátek, vývoji rentgenové strukturní analýzy a konfokální mikroskopii.

Známí absolventi

Stálí zaměstnanci LMB, kteří obdrželi Nobelovu cenu:

Dočasní zaměstnanci LMB, kteří obdrželi Nobelovu cenu:

Administrativní struktura

Počáteční úspěch LMB podpořila také jednoduchá administrativní struktura. MRC z velké části poskytlo vědcům volnou ruku v tom, jak regulují své záležitosti. Pro Perutze bylo důležité, aby se usnadnila práce vědců ve všech oblastech. Byl pouze jeden rozpočet, který provoz laboratoře zlevnil. Veškerý spotřební materiál lze snadno získat ze společné zásoby proti podpisu. Za hladké fungování byl zodpovědný Michael Fuller. Neexistovala žádná formální hierarchie, která významně zlepšila spolupráci. Dnes je na LMB 400 vědců, z toho 130 postdoktorů a 90 studentů.

literatura

  • John Finch: Nobel Fellow On Every Floor . Rada pro lékařský výzkum, 2008, ISBN 978-1-84046-940-0 , 381 stran; tato kniha pojednává o MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge.

webové odkazy

Commons : Laboratory of Molecular Biology  - sbírka obrázků, videí a zvukových souborů

Individuální důkazy

  1. ^ Francis H. Crick: O syntéze bílkovin . In: Symp Soc Exp Biol. , 1958, 12, str. 138-163 , PMID 13580867 .
  2. ↑ a b c d e John Finch: Nobel Fellow On Every Floor . In: Medical Research Council , 2008, ISBN 978-1-84046-940-0 , 381 stran.
  3. ^ Nobelova cena za chemii 2009 .
  4. ↑ Léčba nachlazení může být konečně dosažena jako výsledek a . 2. listopadu 2010.