François Jacob (1920–2013) – francoski biolog, odkrivalec regulacije genov, Nobel 1965
François Jacob (17. junij 1920 - 19. april 2013) je bil francoski biolog. Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino je leta 1965 prejel skupaj z Jacquesom Monodom in Andréjem Lwoffom.
Življenjepis
François Jacob se je rodil 17. junija 1920 v Franciji. Po izobraževanju je začel delati na področju biologije in genetike, pri čemer je svoje raziskovalno delo opravil predvsem v laboratorijih, povezanih z bakterijsko genetiko in molekularno biologijo. Skozi kariero je tesno sodeloval z drugimi pionirji molekularne biologije, med katerimi sta bila še posebej ključna Jacques Monod in André Lwoff.
Odkritja in znanstveni pomen
Jacob in Monod sta odkrila temeljni nadzorni sistem v celicah, danes znan kot operonski model. Njuno delo je razložilo, kako celice uravnavajo proizvodnjo encimov in drugih beljakovin glede na potrebe okolja. Glavne ideje in prispevki vključujejo:
- predlog mehanizma regulacije genov z vmesnimi regulatornimi elementi, kot je operon (sklop genov z regulatornimi regijami),
- idejo o represeorjih in regulatornih beljakovin, ki lahko vklapljajo ali izklapljajo izražanje genov,
- poudarek, da se ravni encimov uravnavajo preko sprememb v povratni informaciji na stopnji transkripciji, kar pomeni, da je nadzor pogosto izvajanje že pri nastanku mRNA in ne le po sintezi same beljakovine,
- praktične eksperimentalne dokaze iz raziskav bakterij (posebej Escherichia coli), ki so podprli teorijo in odprli pot za nadaljnje študije regulacije genov pri številnih organizmih.
Njuno delo je položilo temelje za razumevanje genetske regulacije, vplivalo pa je tudi na razvoj biotehnologije, molekularne medicine in nadaljnjih raziskav o celični diferenciaciji in razvoju.
Nagrade in priznanja
Poleg Nobelove nagrade 1965 so bili Jacobova znanstvena dela nagrajena in priznana po vsem svetu. Njegov prispevek k razumevanju genetske regulacije velja za enega ključnih dosežkov v zgodnjem obdobju molekularne biologije.
Osebno življenje in kasnejše delo
Tako kot njegov kolega Monod je bil tudi Jacob skoraj vse življenje ateist. Bil je tudi judovskega rodu. Po glavnih znanstvenih odkritjih se je ukvarjal tudi s širšimi vprašanji biologije, pisal knjige in eseje, s katerimi je znanstvene teme približal širši javnosti. Njegova dela pogosto združujejo strogo znanstveno razmišljanje z razmisleki o pomenu biologije za razumevanje življenja in razvoja znanstvenega znanja.
Izbrana dela
- knjige in eseji o molekularni biologiji in filozofiji biologije, v katerih je predstavil svoje poglede na logiko življenja in regulacijo genov,
- vrstica znanstvenih člankov, ki dokumentirajo eksperimentalne dokaze za operonski model in druge koncepte regulacije genov.
François Jacob je umrl 19. aprila 2013. Njegovo delo ostaja temeljno za sodobno genetiko in molekularno biologijo ter še naprej vpliva na raziskave v biologiji razvoja, medicini in biotehnologiji.
Raziskave
Leta 1961 sta Jacob in Monod raziskala zamisel, da je nadzor ravni izražanja encimov v celicah posledica povratnih informacij o transkripciji zaporedij DNK.
Že več let je znano, da se bakterijske in druge celice lahko na zunanje pogoje odzivajo z uravnavanjem ravni ključnih presnovnih encimov in/ali njihove aktivnosti.
Če se bakterija na primer znajde v juhi, ki vsebuje laktozo namesto preprostejšega sladkorja glukoze, se mora prilagoditi:
- uvoz laktoze,
- razrežejo laktozo na njeni sestavini glukozo in galaktozo ter
- pretvori galaktozo v glukozo.
Znano je bilo, da celice ob stiku z laktozo povečajo število encimov za te korake.
Z delom na DNK je postalo jasno, da vse beljakovine nastajajo iz njihove genske kode. Jacob in Monod sta dokazala, da v bakteriji E. coli) obstajajo posebne beljakovine, ki zavirajo prepis DNK v njen produkt (RNK. S tem se zmanjša proizvodnja teh posebnih encimov.
Represor lac
Represor lac je beljakovina, ki se veže na DNK in zavira izražanje genov, ki kodirajo encime laktaze. Represor je aktiven v odsotnosti laktoze.
Ta represor (lac represor) je izdelan v vseh celicah. Veže se neposredno na DNK genov, ki jih nadzoruje, in fizično preprečuje transkripcijo. Ko je laktoza na voljo, se pretvori v alolaktozo, ki zavira sposobnost lac represorja za vezavo na DNK.
Na ta način je vzpostavljena zanesljiva povratna zanka, ki omogoča, da se niz encimov za prebavo laktoze proizvaja samo takrat, ko so potrebni.
Uravnavanje aktivnosti genov se je razvilo v zelo obsežno poddisciplino molekularne biologije. Obstaja veliko mehanizmov in veliko ravni kompleksnosti. Sedanji raziskovalci najdejo regulativne dogodke na vseh ravneh procesov, ki izražajo gensko informacijo. V razmeroma preprostem genomu pekovskega kvasa (Saccharomyces cerevisiae) je 405 od 6419 genov, ki kodirajo beljakovine, neposredno vključenih v nadzor transkripcije, medtem ko je 1938 genov encimov.
Vprašanja in odgovori
V: Kdo je bil François Jacob?
O: François Jacob je bil francoski biolog, ki si je leta 1965 z Jacquesom Monodom in Andréjem Lwoffom delil Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino.
V: Kaj sta odkrila Jacob in Monod?
O: Jacob in Monod sta odkrila temeljni nadzorni sistem v celicah, ki uravnava raven encimov v vseh celicah s povratno informacijo o transkripciji.
V: Ali je bil François Jacob veren?
O: Ne, tako kot njegov kolega Monod je bil skoraj vse življenje ateist.
V: Kdaj se je François Jacob rodil?
O: Rodil se je 17. junija 1920.
V: Kdaj je umrl?
O: Umrl je 19. aprila 2013.
V: Kakšne narodnosti je bil François Jacob?
O: Bil je judovskega rodu.
