Jack Szostak Biochimie

Partage le prix Nobel 2009 de médecine pour la découverte des télomères

"Il y avait quelque chose de complètement différent au sujet des extrémités d'ADN"

L'histoire

Bien qu'il a renoncé à sa citoyenneté canadienne pour devenir un Américain dans le milieu des années 1990, le biochimiste et généticien Jack Szostak était encore un Canadien quand il a exécuté les expériences séminales qui ont mené à lui gagnant le_ Prix Nobel de physiologie et de médecine en 2009.

C'était l'été de 1980, et Szostak - qui a grandi entre Ottawa et Montréal, et allé à l'Université McGill pour ses études de premier cycle - a vu une présentation qui allait changer sa carrière. Lors de la Conférence de recherche Gordon sur les acides nucléiques de cette année, Elizabeth Blackburn, de l'Université de Californie, Berkeley, a présenté quelques données intéressantes sur l'ADN d'une créature bizarre étang unicellulaire appelé Tetrahymena. L'organisme d'eau douce, Blackburn a déclaré aux participants de la réunion, contenait des milliers de chromosomes très courts avec des séquences d'ADN inhabituelles répétitives au niveau des extrémités appelées télomères qui ont agi comme les bouts de lacets, qui protegent l'ADN contre les dommages.
Szostak, 27 ans et un nouveau membre de la faculté à la Harvard Medical School de Boston, étudiait la réparation de l'ADN dans la levure de boulanger, et n'avait jamais rien vu de semblable conclusions de Blackburn dans les molécules d'ADN brisés, il regardait. "C'était incroyable pour moi parce que étaient les extrémités d'ADN qui n'ont tout simplement pas fait rien de ce que nous étudiions," se souvient-il. "ll y avait quelque chose de complètement différent d'eux." Donc, il a approché Blackburn lors de la réunion, et les deux ont convenu de faire équipe pour un projet inhabituel. Leur idée: prendre les bouts des chromosomes de Tetrahymena et de les transplanter dans de la levure pour voir si ils restes stables dans une autre organisme.

 

"Nous ne pensons pas vraiment qu'il y avait des chances de travailler parce Tetrahymena et la levure sont assez éloignés dans un sens évolutif," dit Szostak. "Mais nous avons pensé qu'il valait la peine d'essayer parce que si cela a fonctionnait cela voudrait dire que cette machine biochimique doivent être très très bien conservées."

Blackburn a envoyé Szostak une enveloppe dans par la poste contenant un fragment d'ADN des bouts de chromosomes de Tetrahymena. Szostak a attaché les télomères à un morceau d'ADN de levure qu'il avait converti en un étalement linéaire. Il a inséré la molécule d'ADN hybride dans les cellules vivantes de levure, et, à sa grande surprise, l'expérience a fonctionné. Les extrémités de la Tetrahymena en effet gardé l'ADN de levure intactes. "Ce fut une expérience assez dramatique", explique Szostak.

Cette découverte, publiée en 1982 dans la revue Cell, a conduit à un certain nombre d'expériences. En 1984, Szostak et Blackburn ont montré que la levure a ses propres télomères distinctes, et que les cellules de levure ont ajouté une séquence d'ADN unique sur les bouts de Tetrahymena transplantés. Cette constatation suggère qu'une enzyme construit des télomères - et, en effet, un an plus tard Carol Greider, a ce temps un étudiant diplômé dans le laboratoire de Blackburn, a isolé l'enzyme et l'a nommé télomérase. Szostak, Blackburn et Greider a remporté le prix Nobel en 2009 pour ce travail.

Szostak a travaillé sur les télomères pour encore quelques années , mais finalement a passé à autres choses. Aujourd'hui, il étudie l'origine de la vie sur Terre en essayant de construire des cellules artificielles en utilisant des produits chimiques dans le laboratoire.
 

Le jeune scientifique...

Szostak est né à Londres, en Angleterre au cours de la grand brouillard de 1952, mais il s'embarqua au Canada avec ses parents quand il était moins d'un ans. Il a grandi entre Ottawa et Montréal et fait ses études secondaires à Pierrefonds, au Québec où il a développé très tôt un intérêt pour la science. Ses premières expériences ont eu lieu dans son sous-sol où il a poussé un jardin hydroponique et bricolé avec un ensemble de chimie petite "J'ai fait sauter les choses sur une base périodique" se souvient-il

En 1968 Szostak a commencé des études de premier cycle à l'Université McGill avec l'intention de devenir un chimiste. Son premier travail dans un laboratoire consistait à aider un étudiant diplômé a purifier de du cholestérol de grands sacs de calculs biliaires pour la synthèse de composés organiques plus complexes appelés stérols. Mais "il n'a pas m'inciter à aller dans la chimie à ce moment-là" dit-il "donc j'ai fini par faire des choses qui étaient plus biologique." Il a passé un été au Laboratoire Jackson de Bar Harbor, Maine, analysant des hormones thyroïdiennes dans le différentes lignées de souris mutantes. Cependant, après un grand nombre de dissections de souris, Szostak vite rendu compte qu'il n'aimait pas travailler avec des modèles animaux

Retourné à l'Université McGill, Szostak a passé l'été prochain testant nouveau expériences en laboratoire pour un cours de physiologie végétale et pour sa thèse il a étudié les conditions environnementales qui déclenchent une espèce particulière de l'algue verte pour lancer reproduction sexuelle. Ce travail lui a valu sa première publication scientifique dans le Journal of phycologie en 1973

Par Elie Dolgin.

La science

Dans les années 1930, le généticien américain Hermann Muller d'abord remarqué que les extrémités des chromosomes avait une sorte de propriété unique qui a aidé à maintenir leur intégrité génétique. Dans les expériences avec les drosophiles irradiés avec des rayons X, il a observé de nombreux animaux à des anomalies génétiques, mais il n'a jamais trouvé les mouches avec des mutations dans les bouts de chromosomes. "Le gène terminal doit avoir une fonction particulière, celle de sceller la fin du chromosome, pour ainsi dire," Muller a déclaré aux participants d'une conférence de 1938 à l'Hole Laboratory Marine Woods biologique dans le Massachusetts. "Et ce pour une raison quelconque, un chromosome ne peut pas persister indéfiniment sans avoir ses extrémités ainsi scellé." Il a donc nommé ces extrémités télomères , du mot grec telo, ce qui signifie «fin», mere, ce qui signifie «partie».

Merci aux travaux de Jack Szostak et ses collègues, les scientifiques savent maintenant que Muller n'a été que partiellement correcte. (Pourtant, pas une hypothèse mauvais étant donné cette conférence de Muller est venu de 15 ans avant la découverte de l'ADN.) Télomères faire stabiliser les extrémités des chromosomes, mais, au lieu de les gènes actifs, les télomères contiennent une chaîne de séquences d'ADN hautement répétées qui agissent comme des tampons jetables pour empêcher les chromosomes vulnérables de la détérioration.

Durant la division cellulaire, les enzymes double l'ADN ne peut pas atteindre complètement à l'extrémité des chromosomes. Si les cellules divise sans télomères, l'information génétique nécessaire serait coupé avec chaque cycle de division. Heureusement, les télomères sont l'ADN non-sens qui ne codent pour des protéines essentielles, de sorte qu'il n'y a pas de conséquences immédiates lorsque des séquences télomériques sont perdues. Pourtant, ce raccourcissement des télomères peut éventuellement conduire à un cancer ou même la mort cellulaire - ce qui explique pourquoi les télomères ont été liés au processus de vieillissement.

Pour maintenir les télomères dans les cellules en croissance rapide, cependant, les cellules contiennent une enzyme apellé télomérase qui peut synthétiser de l'ADN télomérique directement sur les extrémités des chromosomes. De cette façon, la longueur originale de la séquence des télomères est rétablie, ce qui à son tour permet de garder les chromosomes intact plus longtemps. Cette fonction a également gagné la télomérase le surnom de «l'enzyme immortalisant».

 

Illustrations and layout: Annika Röhl, Bengt Gullbing, courtesy of The Nobel Committee for Physiology or Medicine at Karolinska Institutet.

Mystère

Dix ans à partir maintenant, nous allons apprendre davantage de plus sur des planètes comme la terre en orbite autour de comme des étoiles comme le soleil, ailleurs de notre galaxie. Certains d'entre eux sera relativement proche de nous, à moins de 100 années-lumière environ. Les étudiants qui étudient l'astronomie de trouveront les moyens d'en apprendre davantage au sujet de ces autres planètes, en essayant de voir si elles pouvaient supporter la vie, ou même d'essayer d'obtenir des preuves qu'il ya (ou n'ont pas) la vie là-bas. Les étudiants qui étudient les sciences planétaires vont modéliser ces terres exotiques, essayant de comprendre leur environnement, et les étudiants qui étudient la chimie vont essayer de trouver quelles indices qu'il faut rechercher dans la chimie atmosphérique de ces terres lointaines. Peut-être certains étudiants aventureux vont même penser à comment nous pourrions envoyer des missions robotiques d'enquête sur d'autres systèmes solaires lorsqu'ils peuvent renvoyer d'information à nous ici à Terre.

Carrière

"La chose à faire est simplement de profiter des occasions de participer à faire des recherches», explique Szostak. «Les gens qui dirigent les laboratoires sont presque toujours intéressés à avoir de nouvelles, jeunes gens excités de joindre le laboratoire et d'apprendre comment faire les choses." Mais il met en garde contre spécialisée trop, et trop vite. En tant qu'étudiant, Szostak travaillait dans des laboratoires de la chimie, la physiologie et la biochimie - et toutes ces expériences, croit-il, ont contribué dans ses recherches par la suite. "Il est bon de se déplacer», dit-il, notant que l'une des meilleures façons de découvrir quelque chose de nouveau est de prendre des idées de domaines très différents et de les rassembler pour créer des expériences encore jamais imaginées. «D' apprendre un tas de choses différentes est une très bonne chose à faire, et c'est plus intéressant et amusant."

La personne

Date de naissance
31 octobre 1952
Lieu de naissance
Londres, Angleterre
Résidence
Boston, Massachusetts
Membres de famille
  • Père: Bill Szostak (décédé), ingénieur en aéronautique
  • Mère: Vi Szostak (habite a London, Ontario)
  • Soeurs: Kathy et Caroline Szostak
  • épouse: Terri Lynn McCormick, avec deux fils
D'autres intérêts
Szostak est un géologue amateur. "Il s'avère que il ya des affleurements rocheux juste au sud de Boston, qui se composent de fragments rocheux irréguliers et diversifiée noyées dans une matrice lisse. Ce sont des roches qui originent de la fonte des glaciers dans les sédiments et ils datent de l'époque de l'un des épisodes "boule de neige de la Terre" à environ 630 millions d'années.
Titre
Professeur
Bureau
Harvard Medical School, Massachusetts General Hospital
Situation
Working
diplomes
  • BSc McGill University, Montreal, Canada (Cell Biology) 1972
  • PhD Cornell University, Ithaca, New York (Biochemistry)1977
Recompenses
  • 1971 Walter W. Ross III Memorial Scholarship
  • 1972 Penhallow Prize in Botany, McGill University
  • 1978 National Research Council of Canada Postdoctoral Fellowship
  • 1994 National Academy of Sciences Award in Molecular Biology
  • 1996 Louis Vuitton-Moet Hennesey 'Vinci of Excellence' Award
  • 1997 Susan Swerling Memorial Lecture, Dana Farber Cancer Institute
  • 2009 Nobel prize in Physiology and Medicine (shared)
  • 1997 Hans Sigrist Prize, University of Bern, Switzerland
  • 1998 elected member of National Academy of Sciences
  • 1999 Fellow of New York Academy of Sciences
  • 2000 Genetics Society of America Medal
  • 2003 Harrison Howe Award, American Chemical Society, Rochester section
  • 2006 Albert Lasker Basic Medical Research Award
  • 2008 Dr. H.P. Heineken Prize for Biochemistry and Biophysics
  • 2009 Nobel Prize in Physiology or Medicine
Mentor
Ray Wu un généticien de l'Université Cornell qui a développé la première méthode de séquençage d'ADN
Dernier mis à jour
7 octobre 2011
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