George Wells Beadle: ameriški genetik, Nobelovec, hipoteza en gen en encim
George Wells Beadle (22. oktober 1903 – 9. junij 1989) je bil ameriški genetik, znan po tem, da je s sodelavci razjasnil način, kako geni vplivajo na biokemično sintezo v celicah in tako postavil temelje molekularne genetike. Za svoje prispevke je prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino (1958), ki jo je delil z Edwardom Tatumom; nagrado so istega leta prejeli tudi Joshua Lederberg za sorodne dosežke v bakterijski genetiki (bakterijska genetika).
Poskusi in ugotovitve
Beadle in Tatum sta v svojih klasičnih poskusih uporabila plesen Neurospora crassa rentgenskim žarkom, kar je povzročilo mutacije. Izmutirane sevke so nato preizkušali na različnih gojiščih in odkrili, da nekatere mutacije preprečijo nastanek določenih spojin, razen če jih dodajo v zunanjo okolico; takšne mutante imenujemo auxotrofi. S tem so pokazali, da so posamezne mutacije odgovorne za izpad delovanja specifičnih encimov v biosintetičnih poteh.
Na podlagi teh rezultatov sta Beadle in Tatum predlagala neposredno povezavo med geni in encimskimi reakcijami, znano kot hipoteza "en gen, en encim". To je pomenilo, da vsak gen nosi informacijo za nastanek posameznega encima, ki katalizira točno določeno stopnjo v biokemijski poti.
Pomen in poznejši razvoj
Hipoteza "en gen, en encim" je močno vplivala na razumevanje genetske kontrole metabolnih poti in spodbudila razvoj biokemične genetike in molekularne biologije. Sčasoma je bila hipoteza natančneje opredeljena — razvila se je v koncept "en gen, en polipeptid" — saj so raziskave pokazale, da nekateri encimi vsebujejo več polipeptidnih verig, da se beljakovine pogosto preoblikujejo po translaciji in da lahko iz enega gena nastane več različnih beljakovin (npr. zaradi alternativnega sestavljanja intronov/eksonov pri evkariontih).
Beadlov prispevek je tako trajno vplival na razumevanje, kako genska informacija določa celične procese in kako mutacije lahko povzročijo bolezni ali motnje v presnovi. Njegovo delo je tudi utemeljilo uporabo modelnih organizmov v genetiki in spodbudilo nadaljnje raziskave na področju genetike, biokemije in biotehnologije.
Zapustina
Poleg Nobelove nagrade je Beadle prejel številne druge časti in bil vplivna osebnost v znanstveni skupnosti; njegovo delo ostaja temeljno za poučevanje genetike in za razumevanje molekularnih osnov dednosti ter bolezni. Hipoteza, ki jo je postavil skupaj s Tatumom, je ena od mejnikov v zgodovini biologije in še naprej služi kot izhodišče za sodobna odkritja.
Življenje in kariera
George Wells Beadle se je rodil 22. oktobra 1903 v mestu Wahoo v Nebraski. Bil je sin kmetov; njegovi starši so imeli v lasti in upravljali 40-akrsko (160.000 m2) kmetijo.
George bi morda tudi sam postal kmet, če ga ne bi eden od njegovih učiteljev usmeril v znanost in kmetijsko fakulteto v Lincolnu v Nebraski.
Leta 1926 je po diplomi delal na hibridni pšenici in Zea mays. Leta 1931 je prejel štipendijo Nacionalnega raziskovalnega sveta na Kalifornijskem tehnološkem inštitutu v Pasadeni, kjer je ostal od leta 1931 do 1936. V tem obdobju je nadaljeval delo na indijski koruzi in v sodelovanju z Dobzhanskim in Sturtevantom začel raziskovati križanje pri sadni mušici Drosophila melanogaster.
Leta 1935 je Beadle za šest mesecev obiskal Pariz, kjer je delal z Borisom Ephrussijem na Inštitutu za fizikalno kemijsko biologijo. Skupaj sta začela preučevati razvoj očesnega pigmenta pri drozofili, kar je pozneje vodilo v delo na področju biokemije genetike glive Neurospora.
Leta 1937 je bil Beadle imenovan za profesorja biologije (genetike) na Univerzi Stanford, kjer je ostal devet let in večino tega obdobja sodeloval s Tatumom.
Leta 1946 se je vrnil na Kalifornijski tehnološki inštitut kot profesor biologije in predsednik oddelka za biologijo. Tu je ostal do januarja 1961, ko je bil izvoljen za rektorja Univerze v Chicagu, jeseni istega leta pa za predsednika te univerze.
George Beadle je umrl 9. junija 1989.
Poznejše delo
Delo Beadla in Tatuma so pozneje nadaljevali E. B. Lewis, ki je preučeval, kako geni nadzorujejo razvoj zarodkov, ter Phillip Sharp in Richard Roberts, ki sta odkrila introne in cepljenje RNK. Vsi trije so za svoje delo prejeli Nobelovo nagrado.
Leta 1977 je delo v laboratorijih Sharp in Roberts pokazalo, da so geni višjih organizmov "razdeljeni" ali prisotni v več različnih segmentih vzdolž molekule DNK.
Kodirajoče regije gena so ločene z nekodirajočo DNK, ki ne sodeluje pri izražanju beljakovin. Nekodirajoče regije, introni, se izrežejo iz predhodnih mRNA v procesu, ki se imenuje "spajanje". Ugotovljeno je bilo, da je razcepljena struktura gena skupna večini evkariontskih genov. Zaradi tega en gen - en encim ne drži na preprost način, ki sta ga predstavila Beadle in Tatum. Razlog za to je, da
- Za izgradnjo beljakovine je lahko potreben več kot en gen in
- Iz manjšega nabora genov lahko nastane veliko različnih genov (glej protitelesa).
Vendar je bilo njihovo delo v svojem času velik korak naprej.
Vprašanja in odgovori
V: Kdo je George Wells Beadle?
O: George Wells Beadle je bil ameriški genetik.
V: Za kaj je George Wells Beadle prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino?
O: George Wells Beadle je Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino prejel skupaj z Edwardom Tatumom; nagrado sta si delila z Joshuo Lederbergom, ki je s Tatumom delal na področju bakterijske genetike.
V: Kaj sta odkrila Beadle in Tatum?
O: Beadle in Tatum sta odkrila vlogo genov pri uravnavanju biokemične sinteze v celicah.
V: Kateri so bili ključni poskusi Beadla in Tatuma?
O: Ključni poskusi Beadla in Tatuma so vključevali izpostavljanje plesni Neurospora crassa rentgenskim žarkom, kar je povzročilo mutacije.
V: Kaj sta Beadle in Tatum pokazala v svojih poskusih?
O: V vrsti poskusov sta Beadle in Tatum pokazala, da mutacije povzročajo spremembe v določenih encimih, ki sodelujejo v poteh, na katerih nastajajo beljakovine.
V: Kaj sta predlagala Beadle in Tatum?
O: Beadle in Tatum sta predlagala neposredno povezavo med geni in encimskimi reakcijami, znano kot hipotezo "en gen, en encim".
V: Kaj je hipoteza "en gen, en en encim"?
O: Hipoteza "en gen, en en encim" je neposredna povezava med geni in encimskimi reakcijami, ki sta jo v svojem poskusu predlagala Beadle in Tatum.
