Нобелівська премія з хімії - 2008 • Петро Петров • Новини науки на "Елементи" • Нобелівські премії, Хімія, Молекулярна біологія, Генетика

Нобелівська премія з хімії – 2008

Лауреати Нобелівської премії з хімії за 2008 рік: Осаму Симомура, Мартін Чалфі і Роджер Цянь. Фотографії з сайту news.aol.com

Нобелівською премією з хімії за 2008 рік нагороджені Осаму Симомура, Мартін Чалфі і Роджер Цянь за відкриття і розробку методів використання зеленого флуоресцентного білка. Цей білок широко застосовується в усьому світі для вивчення фізіологічних процесів на клітинному і організмовому рівні, а також експресії генів.

Нобелівська премія цього року з хімії дістанеться трьом науковцям зі Сполучених Штатів, які знайшли і навчилися використовувати речовину, що дозволяє спостерігати багато тонкі структури і складні процеси в живих клітинах і організмах. Премія присуджена «за відкриття і розробку [методів використання] зеленого флуоресцентного білка» ( «for the discovery and development of the green fluorescent protein, GFP»). Рівні частки премії отримають Осаму Симомура (Osamu Shimomura) з Лабораторії морської біології (Marine Biological Laboratory) в Вудс-Хоул (Массачусетс), Мартін Чалфі (Martin Chalfie) з Колумбійського університету (Columbia University) і Роджер Цянь (Roger Y. Tsien) з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (University of California, San Diego). Зелений флуоресцентний білок був виділений з морських медуз. В даний час ген цього білка і отриманих на його основі інших схожих білків, що світяться іншими кольорами,використовують в тисячах досліджень в якості маркера для речовин і клітин, а також маркера експресії певних генів.

Осаму Симомура народився в 1928 році в Кіото. Він виріс в Маньчжурії і в Осаці, де служив в японській армії його батько. У 1945 році Симомура, що жив тоді в Нагасакі, був свідком вибуху скинутої на місто атомну бомбу. У 1951 році він закінчив Університет Нагасакі, а з 1955 року працював в Нагойском університеті, де почав дослідження флуоресценції морських безхребетних і виділив білок, що відповідає за світіння деяких остракод. У 1960 році Симомура отримав в Нагойском університеті докторську ступінь і переїхав в США, працював спочатку в Прінстоні (де і відкрив зелений флуоресцентний білок, що викликає світіння у медуз), а з 1982 року – в Лабораторії морської біології. З 2001 року Осаму Симомура на пенсії. Він живе на півострові Кейп-Код в штаті Массачусетс, недалеко від свого останнього місця роботи.

Мартін Чалфі народився в 1947 році. Він навчався в Гарварді, де в 1977 році отримав докторський ступінь за дослідження в області нейробіології. З 1982 року і до цього дня Чалфі – професор в Колумбійському університеті в Нью-Йорку.У 1984 році він деякий час працював в Лабораторії молекулярної біології в Кембриджі (Великобританія), де вивчав нервову систему грунтової нематоди Caenorhabditis elegans разом з одним із класиків молекулярної генетики та біології розвитку – Сідні Бреннером (завдяки працям якого цей черв'як і став одним з найважливіших модельних об'єктів сучасної біології).

Роджер Цянь народився в Нью-Йорку в 1952 році, в родині емігранта з Китаю, нащадка царського дому невеликого далекосхідного держави (на території якого, зокрема, було місто Шанхай), який перебуває в кінці X століття до складу Китаю. Серед його родичів багато видатних інтелектуалів – учених, інженерів і викладачів. Дитинство Роджера Цяня пройшло в Лівінгстоні (штат Нью-Джерсі). Потім він навчався в Гарварді і в Кембриджі (Великобританія), де в 1977 році отримав докторський ступінь. До 1981 року він працював в Кембріджському університеті, а в 1982-1989 роках – в Каліфорнійському університеті в Берклі. З 1989 року Роджер Цянь – професор в Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго.

Багато морські безхребетні світяться – самі по собі (використовуючи енергію хімічних процесів) або під дією ультрафіолетового або видимого світла (поглинаючи фотони з одного довжиною хвиліі випускаючи з іншого). В основі цього світіння лежать різноманітні органічні речовини. Одне з таких речовин – зелений флуоресцентний білок медуз з роду Aequorea. В ультрафіолетовому освітленні цей білок світиться блакитно-зеленим світлом. Осаму Симомура в 1962 році вперше виділив цей білок з організмів медуз і описав його.

Сяючі медузи з роду Aequorea. З таких медуз і був виділений зелений флуоресцентний білок (GFP, green fluorescent protein), який знайшов широке застосування в цитофізіологічної, біохімічних і генетичних дослідженнях у всьому світі. Фотографія зроблена першовідкривачем зеленого флуоресцентного білка Нобелівським лауреатом з хімії 2008 року Осаму Сімомура. З сайту Лабораторії морської біології (www.mbl.edu)

Подальші роботи, присвячені зеленому флуоресцентного білка, дозволили знайти кодує його ген і впроваджувати цей ген в живі клітини різних організмів. У медичних і біохімічних дослідженнях зеленим флуоресцентним білком або його похідними позначають ті чи інші клітини і речовини і, завдяки світіння, відстежують їх розташування в просторі і що відбуваються з ними зміни. Впровадивши ген білка, що світиться в клітку разом з будь-яким іншим геном, можна стежити за тим,де і з якою інтенсивністю впроваджені гени експресуються (тобто забезпечують синтез відповідних їм білків). Зелений флуоресцентний білок дозволив вченим спостерігати багато приховані процеси і структури, наприклад зростання і характер зв'язків нейронів, а також поширення ракових клітин в організмах лабораторних тварин.

Мартін Чалфі і його колеги розробили методи, що дозволяють використовувати зелений флуоресцентний білок для дослідження експресії генів, впроваджуючи його в клітини лабораторних модельних об'єктів – кишкової палички (Escherichia coli) І грунтової нематоди Caenorhabditis elegans. На фото показана личинка нематоди C. elegans. ALMR і PLMR – два рецепторних нейрона, відповідальні за тактильну чутливість. Тіла нейронів виглядають як яскраві крапки, що світяться, а їх аксони – як відходять від них бліді лінії. трикутники вказують на гомологічні клітини, розташовані на іншій стороні тіла хробака (вони світяться не так яскраво, тому що не в фокусі). Товста стрілка вказує на гілку нервового кільця, пов'язану з нейроном ALMR, а тонкі стрілки – на слабо світяться тіла інших нейронів. В даний час подібні методи успішно використовуються в безлічі лабораторій різних країн.Ілюстрація зі статті Мартіна Чалфі з співавторами (Chalfie et al., 1994) в журналі Science

Роботи Мартіна Чалфі заклали основи широко застосовуваних в наші дні методів використання зеленого флуоресцентного білка. У 1994 році була опублікована стаття Чалфі зі співавторами, де повідомляється про успішне впровадження цього білка в клітини кишкової палички і грунтової нематоди (круглого хробака) Caenorhabditis elegans і намічені можливі способи його використання в цитофізіологічної і молекулярно-генетичних дослідженнях.

Клітини мозку лабораторної миші, що світяться різними кольорами за рахунок впроваджених в їх хромосоми в різних поєднаннях флуоресцентних білків трьох різних кольорів, отриманих на основі зеленого флуоресцентного білка. Роджер Цянь, що розділив Нобелівську премію з хімії 2008 року з двома іншими вченими, вивчив фізико-хімічні причини світіння зеленого флуоресцентного білка і за допомогою прицільних мутацій в його гені отримав гени флуоресцентних білків інших квітів. Використання таких білків, зокрема, полегшує вивчення зв'язків між безліччю нейронів головного мозку. Фото © AP Photo / Harvard University, Livett-Weissman-Sanes-Lichtman з сайту www.nytimes.com

Роботи Роджера Цяня і його лабораторії дозволили розібратися в механізмі флуоресценції цього білка і виробити (виробляючимутації в кодує його гені) нові його різновиди, зокрема світяться ні Зелений, а іншими квітами. Завдяки цьому досягненню тепер в розпорядженні дослідників є великий набір різних маркерів, які можна одночасно використовувати для вивчення процесів, що відбуваються з різними клітинами або білками.

Пейзаж із заходом в Сан-Дієго, написаний колоніями бактерій, висаджених на живильне середовище в чашці Петрі. У різних колоніях синтезуються флуоресцентні білки різного кольору, отримані на основі зеленого флуоресцентного білка медузи Aequorea. Художник – Натан Шейнер (Nathan Shaner), співробітник лабораторії Роджера Цяня, фотограф – Пол Штейнбах (Paul Steinbach). Фото з сайту upload.wikimedia.org

Зелений флуоресцентний білок дозволив багато таємне зробити явним. Число наукових робіт, в яких використовуються він і його похідні, становить на сьогодні вже кілька десятків тисяч. Не викликає сумнівів, що за допомогою цієї групи білків буде зроблено ще чимало яскравих відкриттів.

Цей білок став останнім часом популярний не тільки серед вчених. Великий ажіотаж викликало отримання в одній з лабораторій Тайваню зелених поросят, що світяться.Втім, вони були виведені, мабуть, не стільки в рекламних цілях, скільки для вивчення процесів розвитку органів і тканин, але це той випадок, коли наукові досягнення настільки ефектні, що привертають увагу широких кіл публіки.

Церемонія вручення Нобелівських премій відбудеться, як завжди, 10 грудня. У минулому році Нобелівську премію з хімії отримав Герхард Ертль (Gerhard Ertl) з Інституту ім. Фріца Габера Товариства наукових досліджень ім. Макса Планка (Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft) за дослідження хімічних процесів на поверхнях твердих тіл.

джерела:
1) 'Glowing' jellyfish grabs Nobel // BBC News. 6 October 2008.
2) Katharine Sanderson. Great glowing jellyfish! It's the Nobel Prize in Chemistry // Nature News. Published online 8 October 2008.

Cм. також:
1) The Nobel Prize in Chemistry 2008 (повідомлення на офіційному сайті Нобелівського комітету).
2) Петро Петров. Нобелівська премія з фізіології та медицини – 2008, «Елементи», 9.10.2008.
3) Ігор Іванов. Нобелівська премія з фізики – 2008, «Елементи», 10.10.2008.

Петро Петров


NEWSru.com


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: