Phillip A. Sharp — genetyk, odkrywca splicingu genów, laureat Nobla
Phillip A. Sharp — genetyk, współodkrywca splicingu genów i laureat Nagrody Nobla; życie, badania i wpływ odkrycia na medycynę i biologię molekularną.
Phillip Allen Sharp (ur. 6 czerwca 1944 r.) jest amerykańskim genetykiem i biologiem molekularnym, przez wiele lat związanym z MIT, gdzie prowadził badania i kształcił kolejne pokolenia naukowców. Jego prace zasadniczo zmieniły rozumienie struktury i funkcji genów u organizmów eukariotycznych oraz miały daleko idące konsekwencje dla biologii molekularnej, medycyny i biotechnologii.
Odkrycie splicingu i Nagroda Nobla
Współodkrył splicing genów, a w 1993 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny wraz z Richardem Robertsem za "odkrycie, że geny u eukariotów nie są ciągłymi ciągami, ale zawierają introny, oraz że splicing pre-messenger RNA w celu usunięcia tych intronów może zachodzić na różne sposoby, dając różne białka z tej samej sekwencji DNA".
Odkrycie wykazało, że informacja genetyczna może być przetwarzana po transkrypcji poprzez usuwanie intronów i łączenie egzonów — proces wykonywany przez kompleksy białkowo-RNA znane jako spliceosomy. Zjawisko alternatywnego splicingu pozwala jednej sekwencji DNA kodować wiele wariantów białek, co ma kluczowe znaczenie dla różnorodności funkcjonalnej organizmu i regulacji procesów rozwojowych oraz odpowiedzi na sygnały środowiskowe.
Wykształcenie i wczesna kariera
Sharp urodził się w Falmouth, w stanie Kentucky. W 1969 r. uzyskał tytuł doktora chemii na University of Illinois at Urbana-Champaign. Po doktoracie pracował kolejno w California Institute of Technology oraz w Cold Spring Harbor Laboratory, gdzie pod kierunkiem Jamesa Watsona badał plazmidy i ekspresję genów w komórkach ludzkich. Już w tych wczesnych pracach wykazywał zamiłowanie do nowatorskich eksperymentów, łączenia technik biochemicznych i genetycznych oraz wyjaśniania mechanizmów molekularnych kontroli ekspresji genów.
Kariera w MIT i działalność naukowa
W 1974 r. biolog Salvador Luria zaproponował mu pracę w MIT. W latach 1985–1991 był dyrektorem MIT's Center for Cancer Research (obecnie Koch Institute for Integrative Cancer Research), w latach 1991–1999 szefem wydziału biologii, a w latach 2000–2004 dyrektorem McGovern Institute for Brain Research. W tych rolach promował interdyscyplinarne podejście do badań, łącząc biologię molekularną, genetykę, biochemię i neurologię oraz wspierając transfer wiedzy podstawowej do zastosowań klinicznych i technologicznych.
Jego zespół prowadził pionierskie badania nad mechanizmami splicingu, strukturą spliceosomu oraz regulacją alternatywnego splicingu, a także nad wpływem zaburzeń procesu splicingu na choroby genetyczne i nowotworowe. Wyniki tych badań stały się podstawą dalszych prac nad terapiami opartymi na modulacji procesu splicingu.
Znaczenie naukowe i wpływ
Odkrycie intronów i splicingu zrewolucjonizowało rozumienie genomu eukariotycznego — pokazało, że sekwencje niekodujące mają kluczowe znaczenie dla regulacji i ewolucji genów. Zjawisko alternatywnego splicingu wyjaśnia, dlaczego liczba genów w genomie nie koreluje bezpośrednio z złożonością organizmu: różne warianty splicingowe pozwalają generować wiele różnorodnych białek z jednego genu. To odkrycie wpłynęło też na rozwój biotechnologii, diagnostyki molekularnej oraz terapii ukierunkowanych na RNA.
Nieprawidłowości w splicingu zostały powiązane z wieloma schorzeniami — w tym z niektórymi chorobami dziedzicznymi i nowotworami — co uczyniło z procesu splicingu ważny cel badań biomedycznych i strategii terapeutycznych.
Nagrody, wyróżnienia i działalność poza laboratorium
Oprócz Nagrody Nobla Phillip A. Sharp otrzymał liczne inne wyróżnienia za wkład w naukę i badania biomedyczne. Był wielokrotnie honorowany przez towarzystwa naukowe i instytucje badawcze oraz aktywnie uczestniczył w pracy redakcyjnej i doradczej w środowisku akademickim i przemysłowym. Jego działalność obejmuje także kształcenie doktorantów i postdoków oraz popularyzację osiągnięć biologii molekularnej.
Dziedzictwo naukowe: odkrycie splicingu przez Sharpa i innych badaczy stanowi kamień milowy w biologii molekularnej. Jego prace pozostają podstawą współczesnych badań nad regulacją genów, mechanizmami chorób genetycznych i rozwojem nowych strategii terapeutycznych opartych na RNA.
Praca
Kiedyś sądzono, że każdy gen w DNA koduje pojedyncze białko w ciągłym pasku. W 1997 roku Sharp i Roberts niezależnie odkryli, że geny są podzielone na segmenty, które są łączone później w procesie przetwarzania RNA.
Sharp i Roberts udowodnili, że kodujące DNA jest oddzielone odcinkami DNA, które są niekodujące. Odcinki kodujące to eksony, a odcinki niekodujące to introny.
Co więcej, okazało się, że struktura ta występuje u wszystkich organizmów wyższych. Odkrycie, że gen w może występować w materiale genetycznym jako kilka odrębnych i oddzielnych segmentów było rewolucyjne.
Druga część pracy Sharpa dotyczyła podziału genów i splicingu genów. Oznacza to wycinanie kawałków z sekwencji kodującej i dodawanie ich do niej. W ten sposób powstaje białko, które działa inaczej niż jego pierwotna wersja.
Sugerowany wpływ na ewolucję
Tego typu struktura może pozwolić na bardziej elastyczne reakcje na zmiany środowiskowe, a tym samym przyspieszyć ewolucję. Struktura ta może być również odpowiedzialna za szereg dziedziczonych wad genetycznych.
Oto kluczowa część mowy noblowskiej wygłoszonej przez profesora Bertila Daneholta ze Zgromadzenia Noblowskiego Instytutu Karolinska:
"Wcześniej sądzono, że geny ewoluują głównie poprzez akumulację małych, dyskretnych zmian w materiale genetycznym. Ale ich mozaikowa struktura genów pozwala organizmom wyższym na restrukturyzację genów także w inny, bardziej efektywny sposób. Dzieje się tak dlatego, że w trakcie ewolucji segmenty genów - poszczególne fragmenty mozaiki - są przegrupowywane w materiale genetycznym, co tworzy nowe wzory mozaiki, a tym samym nowe geny. Ten proces przetasowania przypuszczalnie wyjaśnia szybką ewolucję organizmów wyższych".
Pytania i odpowiedzi
P: Z czego znany jest Phillip Allen Sharp?
A: Phillip Allen Sharp to amerykański genetyk i biolog molekularny, który był współodkrywcą splicingu genów i wraz z Richardem Robertsem otrzymał w 1993 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny za "odkrycie, że geny u eukariontów nie są ciągłymi ciągami, lecz zawierają introny, oraz że splicing pre-messenger RNA w celu usunięcia tych intronów może przebiegać w różny sposób, dając różne białka z tej samej sekwencji DNA".
P: Gdzie urodził się Phillip Allen Sharp?
O: Phillip Allen Sharp urodził się w Falmouth, Kentucky.
P: Kiedy uzyskał tytuł doktora?
A: W 1969 roku uzyskał tytuł doktora chemii na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign.
P: Jakie badania prowadził po ukończeniu doktoratu?
O: Po ukończeniu doktoratu pracował do 1971 roku w California Institute of Technology, gdzie w Cold Spring Harbor Laboratory pod kierunkiem Jamesa Watsona badał plazmidy, a później ekspresję genów w komórkach ludzkich.
P: Jak to się stało, że trafił do MIT?
O: W 1974 roku biolog Salvador Luria zaproponował mu pracę w MIT.
P: Jakie stanowiska zajmował Philip na MIT?
O: W latach 1985-1991 był dyrektorem MIT's Center for Cancer Research (obecnie Koch Institute for Integrative Cancer Research), w latach 1991-1999 kierownikiem wydziału biologii, a w latach 2000-2004 dyrektorem McGovern Institute for Brain Research.
Przeszukaj encyklopedię