Nobelpreis für Chemie - 2008 • Peter Petrov • Science News zu "Elementen" • Nobelpreise, Chemie, Molekularbiologie, Genetik

Nobelpreis für Chemie – 2008

Chemie-Nobelpreisträger 2008: Osamu Simomura, Martin Chalfi und Roger Qian. Fotos von news.aol.com

Der Nobelpreis 2008 für Chemie wurde an Osamu Simomura, Martin Chalfi und Roger Qian für die Entdeckung und Entwicklung von Methoden zur Verwendung von grün fluoreszierendem Protein vergeben. Dieses Protein wird in der ganzen Welt verwendet, um die physiologischen Prozesse auf zellulärer und organismischer Ebene sowie die Genexpression zu untersuchen.

Der diesjährige Nobelpreis für Chemie wird an drei Wissenschaftler aus den USA verliehen, die eine Substanz gefunden und gelernt haben, die es ermöglicht, viele feine Strukturen und komplexe Prozesse in lebenden Zellen und Organismen zu beobachten. Der Preis wurde verliehen "für die Entdeckung und Entwicklung von [Verfahren zur Verwendung] von grün fluoreszierendem Protein" ("für das grün fluoreszierende Protein, GFP"). Gleiche Anteile des Preises werden Osamu Shimomura vom Marine Biology Laboratory in Woods Hole (Massachusetts), Martin Chalfie von der Columbia University und Roger Y. Tsien von Romer Y. Universität von Kalifornien, San Diego (Universität von Kalifornien, San Diego). Grün fluoreszierendes Protein wurde aus Meeresquallen isoliert. Derzeit sind das Gen dieses Proteins und andere davon abgeleitete ähnliche Proteine, die in anderen Farben leuchten,In Tausenden von Studien als Marker für Substanzen und Zellen sowie als Marker für die Expression bestimmter Gene eingesetzt.

Osamu Simomura geboren 1928 in Kyoto. Er wuchs in der Mandschurei und Osaka auf, wo sein Vater in der japanischen Armee diente. Im Jahr 1945 erlebte Simomura, damals in Nagasaki lebend, die Explosion einer Atombombe, die auf die Stadt fiel. Im Jahr 1951 schloss er sein Studium an der Nagasaki University ab und arbeitete ab 1955 an der Universität von Nagoya, wo er begann, die Fluoreszenz mariner Invertebraten zu untersuchen und das für die Lumineszenz einiger Ostrakoden verantwortliche Protein zu isolieren. Im Jahr 1960 promovierte Simomura an der Universität von Nagoya und zog in die USA. Er arbeitete zuerst in Princeton (wo er ein grün fluoreszierendes Protein entdeckte, das Lumineszenz in Quallen verursacht) und seit 1982 im Labor für Meeresbiologie. Seit 2001 ist Osamu Simomura pensioniert. Er lebt auf der Cape Cod Halbinsel in Massachusetts, nicht weit von seinem letzten Job entfernt.

Martin Chalfi geboren 1947. Er studierte in Harvard, wo er 1977 zum Doktor der Neurowissenschaften promoviert wurde. Von 1982 bis heute ist Chalfi Professor an der Columbia University in New York.1984 arbeitete er einige Zeit am Laboratorium für Molekularbiologie in Cambridge (UK), wo er das Nervensystem des Erdnematoden untersuchte Caenorhabditis elegans zusammen mit einem der Klassiker der Molekulargenetik und Entwicklungsbiologie – Sidney Brenner (dank dessen Schriften dieser Wurm zu einem der wichtigsten Modellobjekte der modernen Biologie wurde).

Roger Qian 1952 in New York geboren, in der Familie eines Emigranten aus China, Nachkomme des regierenden Hauses eines kleinen fernöstlichen Staates (auf dessen Territorium insbesondere die Stadt Shanghai stand), die Ende des 10. Jahrhunderts Teil Chinas wurde. Unter seinen Verwandten sind viele prominente Intellektuelle – Wissenschaftler, Ingenieure und Lehrer. Roger Qians Kindheit ging in Livingston, New Jersey, vorüber. Dann studierte er in Harvard und in Cambridge (UK), wo er 1977 promovierte. Bis 1981 arbeitete er an der University of Cambridge und 1982-1989 an der University of California in Berkeley. Seit 1989 ist Roger Qian Professor an der Universität von Kalifornien in San Diego.

Viele marine Invertebraten glühen – allein (unter Nutzung der Energie chemischer Prozesse) oder unter dem Einfluss von ultraviolettem oder sichtbarem Licht (absorbierende Photonen mit einer Wellenlänge)und auf der anderen emittieren). Die Grundlage für dieses Glühen sind eine Vielzahl von organischen Substanzen. Eine dieser Substanzen ist grün fluoreszierendes Quallenprotein aus der Gattung Aequorea. Im ultravioletten Licht leuchtet dieses Protein blaugrünes Licht. Im Jahr 1962 isolierte Osamu Simomura dieses Protein zunächst von Quallenorganismen und beschrieb es.

Leuchtende Quallen aus der Gattung Aequorea. Von diesen Quallen wurde das grün fluoreszierende Protein (GFP, grün fluoreszierendes Protein) isoliert, das die breiteste Anwendung in zytophysiologischen, biochemischen und genetischen Untersuchungen auf der ganzen Welt gefunden hat. Das Foto wurde vom Pionier des grün fluoreszierenden Proteins durch den Nobelpreis für Chemie 2008 Osamu Shimomura gemacht. Auf der Website des Labors für Meeresbiologie (www.mbl.edu)

Durch weitere Arbeiten am grün fluoreszierenden Protein konnten wir das dafür kodierende Gen finden und dieses Gen in lebende Zellen verschiedener Organismen einbringen. In medizinischen und biochemischen Studien markieren grün fluoreszierende Proteine ​​oder deren Derivate bestimmte Zellen und Substanzen und verfolgen durch Lumineszenz ihre räumliche Lage und die damit einhergehenden Veränderungen. Indem Sie das leuchtende Proteingen zusammen mit einem anderen Gen in eine Zelle einfügen, können Sie folgenwo und mit welcher Intensität die eingeführten Gene exprimiert werden (das heißt, sie liefern die Synthese der ihnen entsprechenden Proteine). Das grün fluoreszierende Protein erlaubte den Wissenschaftlern, viele versteckte Prozesse und Strukturen zu beobachten, wie das Wachstum und die Natur von Neuronenverbindungen sowie die Ausbreitung von Krebszellen in Organismen von Labortieren.

Martin Chalfi und seine Kollegen entwickelten Methoden, die die Verwendung von grün fluoreszierendem Protein ermöglichen, um die Genexpression zu untersuchen und sie in die Zellen von Labor-Modellobjekten – Escherichia coli (Escherichia coli) und Bodennematoden Caenorhabditis elegans. Das Foto zeigt die Nematodenlarve C. elegans. ALMR und PLMR sind zwei Rezeptor-Neuronen, die für die taktile Empfindlichkeit verantwortlich sind. Die Körper von Neuronen sehen wie helle leuchtende Punkte aus, und ihre Axone sehen wie blasse Linien aus, die sich von ihnen erstrecken. Dreiecke weisen auf homologe Zellen hin, die sich auf der anderen Seite des Wurmkörpers befinden (sie leuchten nicht so hell, weil sie unscharf sind). Dicker Pfeil zeigt auf den Zweig des Neuralrings, der mit dem ALMR – Neuron assoziiert ist, und dünne Pfeile – auf schwach leuchtenden Körpern anderer Neuronen. Gegenwärtig werden solche Methoden in vielen Laboratorien in verschiedenen Ländern erfolgreich verwendet.Illustration aus Martin Chalfys Artikel mit Koautoren (Chalfie et al., 1994) in der Zeitschrift Wissenschaft

Die Arbeit von Martin Chalfi legte den Grundstein für die heute weit verbreitete Verwendung von grünem fluoreszierendem Protein. Im Jahr 1994 wurde ein Artikel von Chalfi und Co-Autoren veröffentlicht, der über die erfolgreiche Einführung dieses Proteins in die Zellen von Escherichia coli und Boden Nematoden (Spulwurm) berichtet Caenorhabditis elegans und die möglichen Wege seiner Verwendung in zytophysiologischen und molekulargenetischen Studien werden aufgezeigt.

Zellen im Gehirn einer Labormaus, die aufgrund der fluoreszierenden Proteine ​​in drei verschiedenen Farben, die aus dem grün fluoreszierenden Protein stammen, in ihren Chromosomen in verschiedenen Kombinationen eingebettet sind. Roger Qian, der den Nobelpreis für Chemie 2008 mit zwei weiteren Wissenschaftlern teilte, untersuchte die physikalisch-chemischen Ursachen der Emission eines grün fluoreszierenden Proteins und erhielt durch gezielte Mutationen in seinem Gen die Gene von fluoreszierenden Proteinen unterschiedlicher Farben. Die Verwendung solcher Proteine ​​erleichtert insbesondere das Studium der Verbindungen zwischen vielen Neuronen im Gehirn. Foto © AP Foto / Harvard Universität, Livett-Weissman-Sanes-Lichtman von www.nytimes.com

Die Arbeit von Roger Qian und seinen Laboratorien erlaubte es ihm, den Fluoreszenzmechanismus dieses Proteins zu verstehen und zu arbeitenMutationen in dem ihn kodierenden Gen) sind seine neuen Varietäten, die insbesondere nicht in grün, sondern in anderen Farben leuchten. Dank dieser Errungenschaft steht den Forschern nun eine große Auswahl verschiedener Marker zur Verfügung, die gleichzeitig zur Untersuchung der Vorgänge bei verschiedenen Zellen oder Proteinen verwendet werden können.

Sonnenunterganglandschaft in San Diego, geschrieben von den Kolonien der Bakterien gepflanzt auf einem Nährmedium in einer Petrischale. In verschiedenen Kolonien werden fluoreszierende Proteine ​​unterschiedlicher Farbe synthetisiert, die auf der Basis von grün fluoreszierendem Quallenprotein erhalten werden. Aequorea. Der Künstler ist Nathan Shaner, der Labormitarbeiter ist Roger Qian und der Fotograf ist Paul Steinbach. Foto von upload.wikimedia.org

Grün fluoreszierendes Protein erlaubt, viel Geheimnis zu machen. Die Anzahl der wissenschaftlichen Arbeiten, in denen er und seine Derivate verwendet werden, liegt bereits bei mehreren zehntausend. Es besteht kein Zweifel, dass mit Hilfe dieser Proteingruppe noch viel mehr Entdeckungen gemacht werden.

Dieses Protein wurde kürzlich nicht nur unter Wissenschaftlern populär. Ein großer Aufruhr verursachte in einem der Labore in Taiwan grüne Leuchtschweine.Sie wurden jedoch anscheinend nicht so sehr zu Werbezwecken, sondern vielmehr zur Untersuchung der Entwicklungsprozesse von Organen und Geweben hergeleitet, aber dies ist der Fall, wenn wissenschaftliche Errungenschaften so wirksam sind, dass sie die Aufmerksamkeit breiter Kreise der Öffentlichkeit auf sich ziehen.

Die Nobelpreisverleihung findet wie immer am 10. Dezember statt. Im vergangenen Jahr erhielt der Nobelpreis für Chemie Gerhard Ertl (Gerhard Ertl) vom Institut. Fritz-Haber-Gesellschaft für wissenschaftliche Forschung. Max-Planck (Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft) zur Erforschung chemischer Prozesse an festen Oberflächen.

Quellen:
1) 'Leuchtende' Quallengreifer Nobel // BBC Nachrichten. 6. Oktober 2008.
2) Katharine Sanderson. Große leuchtende Qualle! Es ist der Nobelpreis für Chemie // Natur Nachrichten. Online veröffentlicht am 8. Oktober 2008.

Siehe auch:
1) Der Nobelpreis für Chemie 2008 (Mitteilung auf der offiziellen Website des Nobelkomitees).
2) Peter Petrow. Nobelpreis für Physiologie und Medizin – 2008, "Elements", 9.10.2008.
3) Igor Iwanow. Nobelpreis für Physik – 2008, "Elements", 10.10.2008.

Petr Petrow


NEWSru.com


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