Nagrody Nobla związanie z biotechnologią

Marcin Kawa | 2004-10-20

Alferd Nobel urodził się w Sztokholmie. Był wynalazcą i przedsiębiorcą. Jego największy wynalazek - dynamit - ustanowił przełom górnictwie oraz budowie tuneli, a on w szybkim czasie dorobił się wielkiego majątku. Wynalazł także proch dymny, zbudował detonator, zajmował się też telekomunikacją, systemami alarmowymi. Był autorem 355 patentów.
Zgodnie z ostanią wolą jego majątek jest dobrze inwestowyny, a odsetki w formie nagrody są co roku rozdzielane pomiędzy tych, "którzy w poprzednim roku wyświadczyli ludzkości największe dobrodziejstwa".

Nagrody pieniężne w pięciu równych częściach, w wysokości zależnej od zysków Fundacji Nobla, są przyznawane w dziedinach: fizyka, chemia, fizjologia i medycyna, literatura i tzw. "pokojowa nagroda Nobla".
Nagroda może być przyznana jednej, lub maksymalnie trzem ososbom. Zawsze przed oficjalnym ogłoszeniem listy laureatów informuje się ich samych, nie bacząc na porę dnia czy nocy. Werdykt, nawet błędny, jest nieodwołalny i ostateczny. Nie wolno przyznawać wyróżnień pośmiertnie. Bardzo często nagroda jest przyznawana dopiero po kilkunastu latach od danego odkrycia. Wręczenie nagród odbywa się 10 grudnia, w rocznicę śmierci Nobla.

Oczywiście nagroda Nobla nie jest przyznawana w dziedzinie biotechnologii jako takiej, ale bardzo często wyróżniane są odkrycia, bez których biotechnologia istnieć by nie mogła w takiej postaci jaką teraz mamy.

Poniżej znajduje się zestawienie nagród Nobla, z dziedzin: medycyny i chemii, które znacząco przyczyniły się do rozwoju biotechnologii.

1910
Albrecht Kossel - Medycyna - (Niemcy)
- za prace nad białkami.

Jego prace stanowiły wielki krok w kierunku poznania budowy kwasów nukleinowych i białek, dokonał analizy chemicznej kwasów nukleinowych, wyizolował zasady azotowe (C, G, A, T), zajmował się tekże innymi aspektami biochemii komórkowej.

1933
Thomas Morgan - Medycyna (USA)
- za odkrycie roli chromosomów w procesie dziedziczenia - tzw. "chromosomowa teoria dziedziczenia".

Wykazał, że geny mają na chromosomie ściśle określone miejsce - locus, że są ułożone liniowo, geny jednego chromosomu są dziedziczone razem (są ze sobą sprzężone), geny znajdujące się w różnych chromosomach dziedziczą się niezależnie od siebie, dla każdej cechy istnieją dwa geny: 1 w chromosomie matczynym i 1 w chromosomie ojcowskim, są one dokładnie naprzeciw siebie i tworzą parę alleliczną, udowodnienie chromosomowej teorii dziedziczenia stało się podstawą rozwoju cytogenetyki.

1946
Hermann Mülle - Medycyna - (USA)
- za odkrycie, że mutacje można wywołać promieniowaniem rentgenowskim (X).

Promienie X (janizujące) wywołujące zmiany w ładunkach elektrycznych zasad (jonizację zasad) prowadzi do mutacji punktowych typu tranzycji, czyli zamiany jednej zasady purynowej w drugą purynową, lub zasady pirymidynowej w drugą pirymidynową (AT<=>GC).

1946
James Batcheller Sumner (USA) - Chemia
- za odkrycie, że enzymy można wykrystalizować.

Wykrystalizował enzymy: ureazę i katalazę.

John Howard Northrop (USA) i Wendell Meredith Stanley (USA) - Chemia
- za otrzymanie enzymów i białek wirusa (bakteriofaga) w czystej postaci.

1948
Arne Wilhelm Kaurin Tiselius (Szwecja) - Chemia
- za badania nad elektroforezą i analizą adsorpcyjną i ich zastosowaniem do analizy surowicy.

1952
Archer John Porter Martin (Wielka Brytania) i Richard Laurence Millington Synge (Wielka Brytania) - Chemia
- za rozwój chromatografii podziałowej oraz opracowanie metody chromatograficznego rozdziału aminokwasów.

1954
George Beadle i Edward Tatum - Medycyna - (USA)
- za badania nad rekombinacją genów i organizacją materiału genetycznego w komórkach bakterii.

Joshua Lederberg - Medycyna - (USA)
- za badania nad rekombinacją genów i organizacją materiału genetycznego w komórkach bakterii.

Wykazał występowanie u bakterii procesu koniugacji (przekazywaniu materiału genetycznego pomiędzy dwiema komórkami (z F(+) do F(-), za pomocą połączeń - pilusów płciowych) połączonego z rekombinacją genów między koniugującymi komórkami bakteryjnymi. Poprzez koniugację przenoszone są mi.in. geny oporności na antybiotyki.
Odkrył także transdukcję, czyli przenoszenie DNA z jednej komórki bakteryjnej do drugiej, za pośrednictwem bakteriofagów (wirusów atakujących bakterie). Przy wniknięciu i namnażaniu się bakteriofagów DNA komórki jest cięte na wiele drobnych części, i następnie mogą zostać "przypadkowo" włączone do jego kapsydu faga (płaszcza białkowego) lub wbudowane w jego DNA. Po wniknięciu bakteriofaga do innej bakterii zostają włączane z kolei do jej DNA.

1957
Lord Alexander R. Todd (Wielka Brytania) - Chemia
- za badania nukleotydów i enzymów nukleotydowych.

1959
Severo Ochoa (Hiszpan z USA) i Artur Kornberg (USA) - Medycyna
- odkrycie mechanizmów syntezy kwasu rybonukleinowego (RNA) i deoksyrybonukleinowego (DNA).

1962
Francis Crick (W. Brytania), James Watson (USA) i Maurice Wilkins (W. Brytania) - Medycyna
- za odkrycie budowy kwasów nukleinowych i jej znaczenia dla mechanizmu przenoszenia informacji w organizmach żywych.

Niewątpliwie "najważniejszy" Nobel z genetycznego (i biotechnologicznego) punktu widzenia. Na podstawie badań Maurice*a Wilkins*a (i Rosalind Franklin), dotyczących dyfrakcji promnieni rentgenowskich na DNA, James Watson i Francis Crick wydedukowali model budowy DNA - tzn. dwuniciową helisę. Stwierdzili, że DNA składa się z dwóch identycznych łańcuchów polinukleotydowych, które oplatają wspólną oś, łańcuchy ta biegną w względem siebie w przeciwnych kierunkach, średnica helisy wynosi 2,0 nm (nanometry), zasady purynowe (adenina i guanina) i pirymidynowe (cytozyna i tymina) znajdują się wewnątrz helisy, a reszty deoksyrybozy na zewnątrz, dwa łańcuchy łączą się ze sobą wiązaniami wodorowymi, przy czym adenina zawsze łączy się podwójnym wiązaniem z tyminą, a cytozyna - potrójnym - z guaniną, czyli, tworzą się tzw. komplementarne pary. Kolejność zasad w jednym łańcuchu nie jest niczym ograniczana - może zawierać dowolne ich kombinacje - a ściśle określona sekewncja niesie właśnie informację genetyczną.
Nagroda Nobla z tego roku jest także przedstawiana jako jedną z większych porażek komiski, oraz wielkoą niesprawiedliwmość, a z tego względu, iż przy przyznawaniu nie wspomniano o Rosalind Franklin, a mającą wielki wkład w odkrycie - sam Crick przyznał, iż była "o dwa kroki od odkrycia struktury DNA" (w momencie przyznawania nagrody niestety już nie żyła, a nagrody nie są przyznawane pośmiertnie).

1965
Francois Jacob (Francja), André Lwoff (Francja) i Jacques Monod (Francja) - Medycyna
- za odkrycie mechanizmów genetycznej kontroli działania komórek.

1968
Robert W. Holley, Har Gobind Khorana i Marshall W. Nirenberg (USA) - Medycyna
- za rozszyfrowanie kodu genetycznego i jego roli w syntezie białek.

Odkryli zasady na jakich DNA jest tłumaczone na aminokwasy, które budują białka.
Po przepisaniu DNA na mRNA (w procesie transkrypcji), sekwencja mRNA jest czytana grupami po trzy nukelotydy, czyli tzw. kodony, które określają kolejność aminokwasów w cząsteczce powstającego białka.
Z tego wzglądu, że różnych kodonów może być aż 64 (cztery różne nukleotydy w RNA), a aminokwasów budujacych białka jest tylko 20, to niektóre kodony warunkują przyłączenie tych samych aminokwasów (tzn. kodony synonimowe)- oznacza to że, kod genetyczny jest zdegenerowany.
Natomiast trzy kodony (UAG, UGA, UAA) nie warunkują żadnego aminokwasu, a powodują zakończenie syntezy białka - są to kodony STOP (nonsensowen, terminacyjne).
Kod genetyczny u większości organizmów jest taki sam, jednak nie całkowicie uniwersalny.

1969
Max Delbrück, Alfred D. Hershey i Salvador E. Luria (USA) - Medycyna
- za odkrycie budowy genetycznej i mechanizmu replikacji wirusów.

1975
David Baltimore, Renato Dulbecco i Howard Martin Temin (USA) - Medycyna
- za odkrycie oddziaływań między wirusami onkogennymi a genetycznym materiałem komórki.

Werner Arber (Szwajcaria), Daniel Nathans i Hamilton O. Smith (obaj USA)za odkrycie enzymów zwanych restryktazami i ich zastosowanie w genetyce molekularnej

1978
Werner Arber (Szwajcaria), Daniel Nathans (USA) i Hamilton O. Smith (USA) - Medycyna
- za odkrycie enzymów zwanych restryktazami i ich zastosowanie w genetyce molekularnej.

Enzymy restrykcyjne (restryktazy) umożliwiają rozcinanie DNA w ściśle określonych miejscach. Dany enzymy rozpoznaje na strukturze DNA charakterystyczną dla niego sekwencję (kilka nukleotydów: 4, 6, 8) i w tym miejscu je przecina.
Ensymy restrykcjyne są wykorzystywane m.in. do sekwencjonowania DNA - oznaczanie kolejności ułożenia nukleotydów, także do tworzenia zrekombinowanego DNA - po przecięciu w określonym miejscu włączanany jest do cząsteczki inny fragment DNA, np. z innego organizmu.

1980
Baruj Benacerraf (USA), Jean Dausset (Francja) i George D. Snell (USA) (USA) - Medycyna
- za odkrycie genetycznie zaprogramowanych struktur na powierzchni komórki sterujących reakcjami immunologicznymi.

1980
Paul Berg (USA) - Chemia
- za podstawowe badania biochemii kwasów nukleinowych, szczególnie dotyczące rekombinacji (wymieszania materiału genetycznego) DNA.

Walter Gilbert (USA) i Frederick Sanger (Wielka Brytania) - Chemia
- opracowanie metod sekwencjonowania DNA (ustalania kolejności nukleotydów w cząsteczce).

1982
Sir Aaron Klug (Wielka Brytania) - Chemia
- za rozwinięcie metody mikroskopii elektronowej kryształów i rozszyfrowanie budowy ważnych biologicznych kompleksów białek i kwasów nukleinowych.

1983
Barbara McClintock (USA) - Medycyna
- za odkrycie "skaczących fragmentów DNA" - transpozonów.

Są to fragmenty DNA, zawierające na swoich końcach identyczne sekwencje (takie same lub odwrócone), które są zdolne do replikacji i włączania się w wielu kopiach w różnych miejscach genomu (w procesie transpozycji). Przemieszczanie się fragmentów DNA może być powodem mutacji lub aberracji chromosomowych, a także przenosić oporność na antybiotyki pomiędzy bakteriami.
Esperymenty Barbara McClintock na kukurydzy pozwoliły wyjaśnić m.in., w jaki sposób bakterie przekazują sobie geny oporności na antybiotyki.
Swoje prace prowadziła, zanim jeszcze odkryto budowę DNA i rozszyfrowano kod genetyczny. Barbara McClintock dostała nagrodę Nobla w wieku 81 lat, i aż 30 po swoim odkryciu - w tamtych czasach tak wielkie odkrycia kobiet były traktowane "z przymrużeniem oka" ;o)

1989
Sidney Altman (Kanada) i Thomas R. Cech (USA) - Chemia
- za odkrycie katalitycznych właściwości RNA.

1993
Richard J. Roberts (W. Brytania) i Philip A. Sharp (USA) - Medycyna
- za odkrycie intronów i egzonów.

Nie cała cząsteczka DNA bierze udział w syntezie (kodowaniu) białek, a jedynie jej fragmenty, zwane egzonami (introny - niekodujące fragmenty DNA).
Fragmenty DNA nie kodujące zwane są także "śmieciowym DNA", uznawane było za niepotrzebne komórce, jednak ostatnio odkrywa się ich różnorodne funkcje (np. przypuszcza się mają znaczenie w regulacji aktywności genów, jak również w ewolucji gatunków).
W procesie transkrypcji cząsteczka DNA jest w całości przepisywana na RNA (pre-mRNA), i dopiero wtedy introny są wycinane, w procesie spacingu.
W genomie organizmów eukariotycznych egzonów jest zdecydowanie więcej niż intronów, a u prokariotycznych (bakterii) przyjmuje się że stanowią cały genom.

1993
Kary B. Mullis (USA) - Chemia
- za odkrycie reakcji PCR (łańcuchowej reakcji polimerazy) umożliwiającej tanio uzyskać w bardzo dużej ilości kopii dowolny fragment DNA.

Metoda PCR ma bardzo duże znaczenie w biologii molekularneji stosowana jest w klonowaniu DNA, sekwencjonowaniu, wprowadzaniu określonych mutacji, diagnostyce medycznej i medycynie sondowej.

Michael Smith (Kanada) - Chemia
- za fundamentalny wkład w badania genetyczne dotyczące mutacji kierunkowych i ich wykorzystanie do badań białek.

Więcej informacji:
Oficjalna strona Fundacji Nobla
Kalendarium - Medycyna (Gazeta.pl)
Kalendarium - Chemia (Gazeta.pl)

Źródło:
http://nobelprize.org/
http://serwisy.gazeta.pl/nauka/1,34159,93752.html
http://serwisy.gazeta.pl/nauka/1,34139,93859.html
http://serwisy.gazeta.pl/nauka/1,34141,93871.html