Buku "Detektif Genetik. Dari penelitian ribosom hingga Hadiah Nobel ”

Halo, habrozhiteli!

Venkatraman "Karangan Bunga" Ramakrishnan adalah ahli biokimia Amerika dan Inggris, pemenang Hadiah Nobel 2009 dalam bidang Kimia, bersama dengan Thomas Steitz dan Ada Yonat, "untuk mempelajari struktur dan fungsi ribosom." Sejak 2015, Presiden Royal Society, anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional AS.

Semua orang tahu tentang DNA, molekul yang menyimpan gen kita. Tetapi DNA tidak berguna tanpa ribosom - prosesor unik yang mendekripsi kode genetik. Ini adalah ribosom yang merupakan mesin kehidupan. “Detektif genetik. Dari studi tentang ribosom ke Hadiah Nobel ”adalah kisah yang menarik tentang penemuan strukturnya yang sangat kompleks dan penguraian misteri kehidupan kuno.

Kutipan. Kristal pertama

Keberhasilan mereka memotivasi orang lain untuk bergabung dalam pekerjaan seperti itu. Pemerintah Soviet mengorganisasi sebuah pusat ilmiah besar di kota Pushchino. Ada beberapa lembaga penelitian yang didanai dengan baik, salah satunya dipimpin oleh ahli biokimia yang brilian dan spesialis ribosom Alexander Sergeyevich Spirin. Seperti Wittmann, ia memimpin departemen ilmiah besar, tempat hampir semua aspek ribosom dipelajari. Dia tidak sistematis seperti Wittmann, memiliki imajinasi ilmiah yang kaya dan siap untuk menerbitkan ide-ide berani. Selain itu, Spirin menunjukkan dirinya sebagai orang yang sangat mandiri yang tidak tunduk pada pihak berwenang. Jadi, suatu kali dia diminta menandatangani petisi dengan inisiatif untuk mengusir Andrei Sakharov, ahli fisika nuklir terkenal, pembangkang, pencipta bom hidrogen Soviet, dari Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet.Penolakan terbuka untuk menandatangani petisi semacam itu mungkin tampak tindakan politis berpandangan pendek di pihak anggota terkemuka Akademi Ilmu Pengetahuan, selain direktur sebuah lembaga penelitian besar, sehingga Spirin memutuskan untuk melakukan perjalanan berburu ke hutan yang berdekatan dengan Pushchino untuk sementara waktu.

Salah satu kolaboratornya, Maria Borisovna Garber, memimpin sebuah kelompok kecil yang berusaha untuk mengkristalkan protein ribosom individu atau faktor protein yang menyediakan berbagai fungsi ribosom. Seperti yang lainnya, dia mengerjakan bahan E. coli.

Garber mengubah pendekatannya pada studi ribosom pada 1978, setelah membaca satu laporan Jepang yang menggambarkan kerja dengan bakteri termofilik baru, pada bahan yang memungkinkan untuk mengkristalisasi dua protein penting yang bekerja dalam ribosom. Sedikit tautologis bernama Thermus thermophilus, ditemukan oleh Tyro Oshima di sumber air panas di Semenanjung Izu pada tahun 1971. Tumbuh paling baik pada suhu 75 ° C.

Garber melakukan perjalanan ke Jepang selama beberapa bulan dan pada bulan Desember 1979 membawa beberapa kultur bakteri ke USSR - tetapi, sayangnya, mikroorganisme mati dalam perjalanan. Dia meminta Oshima untuk mengirim sel-selnya yang baru melalui surat, dan mereka tiba dengan selamat. Pada akhir 1980, Garber dan koleganya berhasil bekerja dengan baik pada bakteri ini dan mendapatkan kristal protein yang indah (atau lebih tepatnya, faktor protein), yang disebut faktor perpanjangan G, yang membantu ribosom bergerak di sepanjang mRNA.

Keberhasilan pertama dengan protein T. thermophilus mengilhami Garber dan rekan-rekannya untuk bereksperimen dengan organisme ini. Ternyata cukup mahal untuk menumbuhkan T. thermophilus di USSR, dan Garber mengundang ilmuwan Soviet lainnya untuk membongkar bakteri tersebut bersama-sama untuk semua protein yang bisa berguna.

Di antara rekan-rekannya, Garber adalah Igor Nikolayevich Serdyuk, yang terlibat dalam "kontak dengan mitra asing," yang sering bepergian ke Barat tanpa masalah bahkan di puncak Perang Dingin. Sebelumnya, dia menggunakan metode resolusi rendah, menguraikan bentuk ribosom, jadi secara alami dia bertanya-tanya apakah mereka bisa mengkristal menggunakan bahan dari laboratorium Garber. Dia dan muridnya Elizabeth Karpova memurnikan T. thermophilus ribosom dan memperoleh kristal yang sangat kecil, mirip dengan kristal pertama yang disintesis di Berlin. Setelah keberhasilan ini, Garber menoleh ke Spirin dengan permintaan untuk mendukung kelompok dan upayanya untuk mengkristal ribosom dari strain baru.

Dia setuju, dan beberapa orang lagi bergabung dengan kasus ini, di antaranya harus dicatat Marat Yusupov, seorang mahasiswa Spirin. Karena tidak memiliki pengalaman serius dalam kristalisasi, para ilmuwan meminta bantuan kepada dua karyawan Institut Kristalografi Moskow - Vladimir Barynin dan Sergey Trakhanov. Pada tahun 1986, mereka mampu mengkristal subunit kecil, dan juga, menggunakan teknik yang digunakan Trakhanov membersihkan ribosom, ribosom utuh. Sekarang, dengan mempertimbangkan kristal 50S yang diperoleh oleh pasukan Jonat dan Wittmann, baik subunit maupun seluruh ribosom siap membantu para ilmuwan.

Yusupov mempresentasikan hasilnya dalam bentuk poster yang ditampilkan pada Juli 1987 di Bishenbourg dekat Strasbourg di Prancis, dan sebulan kemudian karya ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah bergengsi FEBS Letters. Setelah beberapa bulan, Jonat dan Wittmann melaporkan bahwa mereka juga berhasil mengkristal subunit kecil dan seluruh ribosom pada bahan strain T. thermophilus yang sama. Mereka mempublikasikan hasilnya dalam jurnal yang tidak diketahui yang sama, Biochemistry International. Tahun berikutnya, Yonat menulis bahwa mereka berhasil memperbaiki kristal-kristal subunit kecil (30S), dan sekarang mereka terlihat setidaknya tidak lebih buruk daripada yang Soviet.

Ini dapat menyebabkan persaingan sengit antara kelompok Soviet dan Jerman, tetapi ini tidak terjadi. Rusia menerima dana jauh lebih sedikit daripada Jerman, dan kurang diperlengkapi, terutama untuk pemrosesan kristalografi molekul besar. Mencoba membawa penelitian ke tahap berikutnya, Marat Yusupov dan istrinya Gulnara pergi ke Strasbourg, di mana mereka akan melanjutkan studi kristalografi ribosom bersama dengan Jean-Pierre Ebel dan Dino Moras. Untuk alasan yang tidak diketahui Yusupov, Ebel pada suatu saat memutuskan untuk menghentikan kerja sama. Spirin percaya bahwa Jonath dan Wittmann meyakinkan Ebel bahwa itu tidak layak bersaing dengan mereka.

Apa pun alasan sebenarnya, perkembangan Soviet pada kristalisasi ribosom telah memudar. Maria Garber kembali ke minat ilmiah sebelumnya: studi tentang protein dan faktor ribosom individu. Kecewa dengan pekerjaan yang sia-sia, beberapa perwakilan kunci dari kelompok penelitian Soviet tersebar di seluruh dunia. Beberapa tahun kemudian, pada pertengahan 1990-an, Yusupov menulis kepada Harry Noller, seorang ahli biokimia dan spesialis ribosom terkemuka dari Universitas California, Santa Cruz, meminta izin untuk bekerja pada struktur ribosom di laboratoriumnya, tetapi kisah ini harus dibiarkan nanti. Sergei Trakhanov pada dasarnya menjalani kehidupan nomaden, setelah berhasil bekerja di Jepang dan AS selama dua puluh tahun. Dia juga bekerja untuk beberapa waktu di laboratorium di Noller, setelah Yusupov pergi dari sana; kemudian Trakhanov kembali ke Eropa.

Dengan penutupan proyek Soviet yang sebenarnya, Yonat tetap menjadi satu-satunya kelompok kristalografi ribosom. Pada akhir 1980-an, belum mungkin untuk mendapatkan kristal tunggal yang begitu baik sehingga struktur atom kedua subunit ribosom, dan bahkan lebih dari seluruh objek, terlihat di dalamnya. Tetapi mereka cukup cocok untuk menilai secara kasar bagaimana protein dan RNA berinteraksi dalam ribosom.

Memang, struktur ribosom secara bertahap terbentuk menjadi peta gambar buram yang diperoleh menggunakan mikroskop elektron. Bagian dari pekerjaan yang relevan pada waktu itu dikaitkan dengan antibodi, yaitu, dengan protein yang disintesis oleh sistem kekebalan tubuh kita dan dapat melekat pada target yang ditentukan secara ketat. Dalam satu percobaan, Jim Lake dari University of California di Los Angeles mensintesis antibodi yang mengenali awal dari protein yang baru dibuat. Pada tahun 1982, ia menunjukkan bahwa antibodi ini menempel pada bagian belakang subunit besar, yaitu, persis berlawanan dengan titik di mana asam amino baru dengan tRNA menempel pada rantai polipeptida yang dapat diperluas. Kesimpulannya adalah bahwa subunit besar harus memiliki terowongan: kanal kelahiran yang aneh, yang akan melewati rantai protein baru,sebelum muncul di sisi lain. Pada tahun 1986, Nigel Anwin mengkonfirmasi keberadaan terowongan tersebut dengan menganalisis kristal elektron kristal datar yang diperoleh dari ribosom kadal menggunakan mikroskop elektron. Tahun berikutnya, Jonat dan Wittmann juga melaporkan bahwa ada sebuah terowongan di subunit, mengandalkan bagian datar dari kristal ribosom yang mereka dapatkan dengan menggunakan mikroskop elektron. Kedua laporan ini didasarkan pada gambar beresolusi rendah, jauh dari pandangan ribosom saat ini, tetapi para ilmuwan dengan yakin mengidentifikasi objek lain sebagai terowongan, yang keberadaannya telah dibuktikan oleh Lake.Tahun berikutnya, Jonat dan Wittmann juga melaporkan bahwa ada sebuah terowongan di subunit, mengandalkan bagian datar dari kristal ribosom yang mereka dapatkan dengan menggunakan mikroskop elektron. Kedua laporan ini didasarkan pada gambar beresolusi rendah, jauh dari pandangan ribosom saat ini, tetapi para ilmuwan dengan yakin mengidentifikasi objek lain sebagai terowongan, yang keberadaannya telah dibuktikan oleh Lake.Tahun berikutnya, Jonat dan Wittmann juga melaporkan bahwa ada sebuah terowongan di subunit, mengandalkan bagian datar dari kristal ribosom yang mereka dapatkan dengan menggunakan mikroskop elektron. Kedua laporan ini didasarkan pada gambar beresolusi rendah, jauh dari pandangan ribosom saat ini, tetapi para ilmuwan dengan yakin mengidentifikasi objek lain sebagai terowongan, yang keberadaannya telah dibuktikan oleh Lake.

Terlepas dari hasil ini, kemajuannya lambat. Bahkan satu dekade setelah kristal ribosom tiga dimensi pertama diperoleh, masih belum jelas apakah mungkin untuk membangun setidaknya beberapa peta yang dapat dipahami berdasarkan kristalografi sinar-X. Namun demikian, Ada Yonat berpegang teguh pada mimpi ini dan berusaha memperbaiki kristalnya.

»Informasi lebih lanjut tentang buku ini dapat ditemukan di situs web penerbit
» Isi
» Kutipan

Untuk Khabrozhiteley Diskon 25% pada kupon - Ramakrishnan

Setelah pembayaran versi kertas buku, sebuah e-book dikirim.