Маршалл Уоррен Ни́ренберг ( англ. Marshall Warren Nirenberg ; 10 апреля 1927 , Нью-Йорк — 15 января 2010 , Нью-Йорк ) — американский биохимик и генетик , лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1968 году (совместно с Робертом Холли и Харом Гобиндом Кораной ) «за расшифровку генетического кода и его роли в синтезе белков».

Член Национальной академии наук США (1967) .

Биография

Родился 10 апреля 1927 года в Бруклине в семье выходцев из Российской империи Харри Эдварда Ниренберга и Минервы Быковской. С 1941 года семья жила в Орландо ( штат Флорида ), где его отец управлял молочной фермой и основал Конгрегацию (общину) либерального иудаизма . Весь подростковый период Ниренберг развивал своё научное и эстетическое восприятие мира. В 1944 году поступил в Флоридский университет , где в 1948 году получил степень бакалавра наук, а в 1952 году — степень магистра зоологии. В 1957 году Маршалл стал кандидатом биохимических наук, написав диссертацию о поглощении гексоз опухолевыми клетками . Эта работа лежала в основе первой опубликованной им статьи и сформировала руководство для его дальнейших исследований после аспирантуры . С 1957 по 1962 год работал в Национальных институтах здоровья в Бетесде . В 1962 году возглавил Отдел биохимической генетики в Национальном институте сердца (ныне ), однако в 1966 году вернулся в Национальный институт здоровья.

В 1961 году женился на химике Пероле Зальцман (ум. 2001), выпускнице Университета Рио-де-Жанейро, а в 2005 году — на Мирне Вайссман, профессоре эпидемиологии и психиатрии Колумбийского университета и руководителе отдела клинико-генетической эпидемиологии в Институте Психиатрии штата Нью-Йорк.

Умер 15 января 2010 года от рака в Нью-Йорке .

Научная деятельность

В 1959 году Ниренберг начал изучать взаимодействия между дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) и рибонуклеиновой кислотой (РНК) , а также производство белков .

Генетика, 1959—1962

Наряду со специально обученными генетиками, Ниренберг хотел узнать является ли РНК чем-то вроде химической взаимосвязи, или «мессенджером», между ДНК и белками . Ниренберг, однако, не имел формального опыта в молекулярной генетике. Он всего лишь посещал вечерние курсы, посвящённые генетике, предназначенные для учёных из Национального Института Здоровья, которые были заинтересованы в проведении междисциплинарных исследований.

В 1960 году к Ниренбергу совместно с Дж. Генрих Маттеи начал изучение нуклеотидов . Продолжая одну из последних работ швейцарского генетика Альфреда Тиселиуса, Ниренберг и Маттеи решили создать так называемую «бесклеточную среду», которая позволила бы им выяснить, как же осуществляются многоступенчатые механизмы РНК без учёта нормальных биологических процессов клетки, которые могли бы помешать молекулярной активности. В качестве модели для исследований была выбрана кишечная палочка Escherichia coli .

Ниренберг и Маттеи вне бактерии создали синтетическую молекулу РНК и экспрессировали её в E.coli . Они обнаружили, что их синтетическая РНК способствовала присоединению фенилаланина к концу растущей цепочки из аминокислот, выступающей в роли предшественника белков. Ниренберг и Маттеи заключили, что следовые количества урацила способствовали синтезу фенилаланина. В августе 1961 года Ниренберг и Маттеи опубликовали свою, теперь уже классическую работу: «Зависимость бесклеточного синтеза белка в E. Coli от происхождения природного или синтетического полирибонуклеотидов», в Трудах Национальной академии наук. В том же месяце, Ниренберг представил версию своих заключений касательно поли-U экспериментов небольшой группе, состоящей из примерно тридцати учёных, на Международном конгрессе по биохимии в Москве.

В начале 1960-х годов синтезировал полиурациловую кислоту (молекулу РНК, содержащую только один нуклеотид — урацил ) и использовал её в качестве матричной РНК . Вслед за этим открытием эксперименты с синтетической РНК были расширены, и расшифрованы кодоны для лизина , пролина . Впоследствии трёхбуквенное обозначение кодона стало своего рода парадигмой . С помощью каждого из четырёх нуклеотидов, занимающих место в трехбуквенной системе кодона, Ниренберг быстро вывел, что существует 64 возможные комбинации (4 x 4 x 4) трехбуквенных кодонов. В 1966 году Ниренберг расшифровал все кодоны РНК для всех двадцати природных аминокислот .

В разговоре 1967 года Ниренберг охарактеризовал РНК как «робота», цель которого состояла в том, чтобы повиноваться командам ДНК и выполнять жизненные генетические инструкции. «Человек, — подметил Ниренберг, теперь понимает язык цивилизации, которая написала довольно элементарные сообщения в понятной для роботов форме, и через такие тексты общается непосредственно с роботом. Роботы читают и искренне выполняют инструкции».

В 1968 году Ниренберг получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за его работу по «интерпретации генетического кода и его функции в синтезе белка». Он разделил премию с Робертом В. Холли и Харом Гобиндом Кораной .

Нейробиология, 1965—1969

С 1965 года Ниренберг стал изучать нейробиологию по аналогии с молекулярной биологией . Ниренберг изучал нервные коды, используя концептуальные и экспериментальные научные подходы, которые были успешны в его работе с генетическим кодом. Он искал общие правила кодирования: стремился идентифицировать основные единицы информации, охотился за общей логикой системы и немедленно начал обдумывать, какие биологические системы он мог бы использовать для изучения нейронной сети и её кода.

Ниренберг рассматривал различные аспекты нервного кода больше года, но его размышления никогда не превращались к публикацию.

Исследование нейробластомы, 1967—1976

Ниренбергское исследование нейробластомы было одним из первых, где нейробиологи использовали тканевые культуры как экспериментальный метод, который сейчас распространён в данной области. Ниренберг мог выращивать специфичные клеточные линии, основываясь на характерных особенностях, таких как, скорость роста нейронов, их чувствительности к морфию, или, каким образом нейроны синтезируют заданный медиатор. Ниренберг совместно с Филиппом Нельсон вырастили большое разнообразие клеточных линий и даже создали банк клеток для хранения разных штаммов .

В начале 1970-х, Ниренберг также использовал нейробластомную систему для изучения влияния морфия на нервную систему . Вместе с Вернером Кли он создал нейробластомную клеточную линию, характеризующуюся необычно высоким процентом морфиновых рецепторов . Ниренберг и Кли обнаружили, что для того, чтобы урегулировать уменьшение количества аденилатциклазы , мозг выделяет её намного больше обычного. Если убрать стимуляцию морфием, повышенный уровень выделения аденилатциклазы содействует накоплению этого вещества в мозге.

Ниренберг изучал нейробластому более десяти лет. Модельная система дала ему универсальный инструмент для исследования замысловатых особенностей нервной системы. Стоит подчеркнуть, что нейробластомная система позволила Ниренбергу использовать много концептуальных и методичных подходов из биохимии и молекулярной биологии в абсолютно новой области исследований.

От нейробластомы к гомеобоксным генам, 1976—1992

Исследования Ниренберга, в которых использовались нейробластома и эмбриональные клетки , внесли значительные перспективы для различных биомедицинских направлений. Культуры идентичных клонированных клеток привнесли экспериментальную альтернативу сложной смеси типов клеток, присутствующих в нормальной нервной системе. Ещё в 1975 году Ниренберг и его группа использовали эти клетки для разработки методики диагностики и анализа нервно-мышечных расстройств.

Ниренберг создал проект по изучению формирования нейронных синапсов в куриной сетчатке. Он обнаружил, что клеточная сетчатка может быть разобщена (отделена), затем восстановлена, и при этом все равно происходит воссоздание синапсов . Подобно клеткам нейробластомы, клетки сетчатки послужили важной моделью для объяснения процесса формирования синапса . Используя куриную сетчатку, Ниренберг разработали способ проверить предсказание Сперри о том, что существует некая молекулярная топографическая карта, присутствующая в сетчатке. Ниренберг использовал генетически идентичные белки, клонированные в лаборатории, называемые моноклональными антителами . Экспонируя моноклональные антитела для взаимодействия с антигенами из различных частей сетчатки, он показал, что антитела распознают конкретные антигенные молекулы, распределённые в виде уникальной структуры на сетчатке.

Ниренберг опубликовал свои результаты в статье 1981 года в Трудах Национальной академии наук, «Топографический градиент молекул в сетчатке может быть использован для идентификации местоположения нейронов ». В дальнейшем Ниренберг выделил молекулу белка, которая узнавалась антителом , и опубликовал результаты в работе 1986 года: «Выделение мембранного белка, распределённого в соответствии с топографическим градиентом в куриной сетчатке».

К 1985 году лаборатория биохимической генетики Ниренберга использовала новый метод для разработки огромных собраний ДНК-последовательностей, известных как ДНК-библиотеки. Это позволило Ниренбергу провести сравнительный анализ генетического состава клеток человека и клеток животных.

Ключевые статьи, такие как «Формирование синапсов гибридными клетками нейробластомы», которая была опубликована в 1983 году, показали, что биологические факторы и факторы среды могут влиять на генную экспрессию в нервной системе. Так Ниренберг перешёл к изучению гомеобоксных генов. Для Ниренберга, изучение генов обеспечило существование «экспериментальной системы», которая могла быть использована для определения взаимосвязи между конкретными генами и физическим развитием организма — надежда на то, что знания, полученные из исследования дрозофилы , могут быть применены к людям. Рукописный план доклада исследовательского проекта с 1992 года показывает, что исследования на NK-2 гомеобоксных генах позволили группе Ниренберга «предсказать с высокой степенью уверенности» взаимосвязь между генетическими программами и развитием части центральной нервной системы дрозофилы . Ниренберг предсказал, что «похожая, но слегка изменённая стратегия» может быть использована для объяснения формирования нервной системы человека.

Социальная и политическая активность

Ниренберг защищал понятие специфической ответственности учёных перед обществом. Обращаясь к будущему научного запроса в рукописном примечании в 1966 году, Ниренберг использовал слова известного вирусолога Сальвадора Лурия , чтобы объяснить, что «внедрение науки в человеческие дела налагает на её практиков неизбежную ответственность».

Как защитник социального сознания и экстраординарной ответственности учёных, Ниренберг способствовал различным социальным вопросам и политическим проблемам, часто участвовал в общественных дебатах в пределах научного сообщества. Оценивая этические и моральные значения исследований генетики в передовой статье 1967 года в журнале Science, он отметил, что расширение научных знаний могло скоро привести к «власти человека сформировать его собственную биологическую судьбу. Такая власть может использоваться мудро или неблагоразумно для пользы или вреда человечеству.»

В 1992 году Ниренберг подписал « Предупреждение человечеству » .

В феврале 1998 года он подписал письмо от Американского Общества Цитобиологии президенту Биллу Клинтону и членам американского конгресса, противостоящее клонированию человека до тех пор, пока это явление «несознательное и неосторожно препятствует биомедицине , важной для понимания и возможной профилактики человеческой болезни.» Ниренберг также поддержал заявление в пользу изучения стволовых клеток , подписанное ещё восьмьюдесятью лауреатами Нобелевской премии и отданное президенту Джорджу У. Бушу в 2001 году. Далее, символизируя беспокойство о применении научных работ в биомедицине , в апреле 2002 года он присоединился к сорока американским нобелевским лауреатам в поддержку терапевтического клонирования.

В 1997 году, наряду с 148 выдающимися химиками и двумя лауреатами Нобелевской премии, Ниренберг убедил американский Сенат ратифицировать Соглашение о химическом оружии . Он продемонстрировал своё беспокойство о распространении ядерного оружия , когда присоединился к нобелевским лауреатам в письме Биллу Клинтону в 2000 году, выступая против развития программы по антибаллистическим ракетам .

Награды и отличия

• 1965 — Национальная научная медаль США
• 1965 — избран членом Американской академии искусств и наук
• 1968 — Нобелевская премия по физиологии и медицине
• 1968 — National Medal of Honor
• 1968 — медаль Пристли Американского химического общества
• 1968 — медаль Франклина
• 1968 — Премия Луизы Гросс Хорвиц
• 1968 — Премия Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования
• 2001 — избран членом American Philosophical Society
• почётные степени университетов Мичигана, Чикаго, Виндзора, Йельского университета, Университета им. Джорджа Вашингтона, Вейцмановского института (Израиль) и др.

Основные труды

• «Будет ли общество готово?», август 1967 г.
• «Расшифровка генетического кода»,1968 г.
• статья «Локализация рецептора ацетилхолина во время синаптогенеза в сетчатке», 1976 г.
• Топографический градиент молекул в сетчатке может быть использован для идентификации местоположения нейронов // Труды национальной Академии Наук, 1981 г.
• «Формирование синапсов гибридными клетками нейробластомы», 1983 г.
• «Выделение мембранного белка, распределённого в соответствии с топографическим градиентом в куриной сетчатке», 1986 г.
• «NK-Гомеобоксные гены дрозофилы», 1989 г.

Примечания

Национальная Медицинская Библиотека (USA National Library of Medicine) — крупнейшая в мире медицинская библиотека, находящаяся в Мэриленде и принадлежащая Национальному Институту Здоровья. Официальный сайт библиотеки: от 5 января 2007 на Wayback Machine ;

Американское онкологическое общество (American Cancer Society) — добровольное общество по борьбе с раком, основанное в 1913 году 15 врачами и бизнесменами Нью-Йорка. Официальный сайт: от 5 декабря 2012 на Wayback Machine ;

Сейчас Национальный Институт Диабета, Пишеварительных и Почечных заболеваний (NIDDK) Национального Института Здоровья — организация, занимающаяся исследованиями самых серьёзных мировых заболеваний. Институт поддерживает клинические исследования отдельных специализаций фундаментальной науки. Официальный сайт: от 11 декабря 2012 на Wayback Machine ;

Национальный Институт Здоровья (US National Institute of Health) — учреждение департамента США, включающая 27 институтов и исследовательских центров. Основан в 1887 году в качестве Лаборатории Гигиены. Реорганизован в 1930 году в NIH. Официальный сайт: от 2 октября 2019 на Wayback Machine ;

Литература

• Ниренберг, Маршалл // В. А. Волков, Е. А. Вонский, Г. И. Кузнецова. Выдающиеся химики мира: Биографический справочник. — М.: Высшая школа, 1991. — С. 320.
• от 10 октября 2010 на Wayback Machine // Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: М — Я. — М.: Прогресс, 1992. — С. 160—163.

Ссылки

• от 10 января 2010 на Wayback Machine (англ.)
• от 29 февраля 2008 на Wayback Machine (англ.)
• от 11 октября 2007 на Wayback Machine (англ.)
• от 7 июня 2019 на Wayback Machine (англ.) на сайте Национальной медицинской библиотеки США
• (англ.) . Статья на сайте Мичиганского университета
• от 21 октября 2007 на Wayback Machine (англ.) . О Маршалле Ниренберге на сайте Национальных институтов здоровья