François Jacob — francúzsky biológ, nositeľ Nobelovej ceny (1920–2013)
François Jacob (1920–2013) — francúzsky biológ a nositeľ Nobelovej ceny za objav regulačných mechanizmov génovej expresie; priekopník modernej molekulárnej biológie.
François Jacob (17. júna 1920 - 19. apríla 2013) bol francúzsky biológ. V roku 1965 sa spolu s Jacquesom Monodom a André Lwoffom podelil o Nobelovu cenu za fyziológiu alebo medicínu.
Jacob a Monod objavili základný kontrolný systém v bunkách. Hladina enzýmov vo všetkých bunkách je regulovaná spätnou väzbou na transkripciu.
Podobne ako jeho kolega Monod, aj Jacob bol takmer celoživotným ateistom. Bol tiež židovského pôvodu.
Vedecký prínos
Spolupráca Jacoba a Monoda priniesla koncepčné zmeny v chápaní génovej regulácie. Navrhli model operónu, ktorý vysvetľuje, ako sú gény organizované a ako sú ich produkty (enzýmy) regulované podľa potrieb bunky. Model zaviedol pojmy ako regulačný gén, operátor a represor, ktoré opisujú, ako špecifické proteíny viažu DNA a potláčajú alebo povoľujú prepis (transkripciu) génov. Tento mechanizmus vysvetňuje, prečo bunky syntetizujú určité enzýmy len vtedy, keď sú potrebné, a ako sa úroveň produktov prispôsobuje vonkajším a vnútorným signálom.
Objavy Jacoba a Monoda mali zásadný význam pre molekulárnu biológiu: pomohli pochopiť, ako sa riadi expresia génov u baktérií a u vyšších organizmov, a položili základy pre neskorší rozvoj genetického inžinierstva, biotechnológií a výskumu v oblasti bunkovej diferenciácie a vývoja.
Profesijná dráha a diela
Jacob pracoval dlhodobo v laboratóriách, ktoré sa zaoberali molekulárnou genetikou a mikrobiológiou. Okrem pôvodného výskumu v oblasti bakteriálnej génovej regulácie sa venoval aj otázkam vývoja a diferenciácie buniek. Bol autorom odborných štúdií, ale tiež populárno‑vedeckých a esejistických textov, v ktorých rozoberal biologické princípy, filozofické dôsledky moderného výskumu a vzťah medzi vedou a spoločnosťou. Medzi jeho známejšie práce patrí kniha La Logique du vivant, v ktorej syntetizoval svoje poznatky a pohľady na logiku živej prírody.
Ocenenia a odkaz
Nobelova cena v roku 1965 je najvýraznejším ocenením za prínos Jacoba k pochopeniu genetickej kontroly syntézy enzýmov a vírusov. Jeho teórie a experimentálne prístupy sa stali súčasťou základnej literatúry molekulárnej biológie a mnohí vedci z nasledujúcich generácií nadviazali na jeho prácu pri skúmaní genómu, regulačných sietí a mechanizmov bunkovej komunikácie.
Osobný život a presvedčenia
Jacobovo židovské pôsobenie a ateistické presvedčenie ovplyvnili jeho pohľad na život a vedu. V dielach a rozhovoroch sa často venoval otázkam etiky vedy, zodpovednosti vedcov a miestu biológie v modernej spoločnosti.
François Jacob zostáva považovaný za jednu z kľúčových postáv 20. storočia v oblasti molekulárnej genetiky; jeho koncepty pokračujú v ovplyvňovaní výskumu aj v súčasnosti.
Výskum
V roku 1961 Jacob a Monod preskúmali myšlienku, že kontrola úrovne expresie enzýmov v bunkách je výsledkom spätnej väzby na transkripciu sekvencií DNA.
Už mnoho rokov je známe, že bakteriálne a iné bunky môžu reagovať na vonkajšie podmienky reguláciou hladín svojich kľúčových metabolických enzýmov a/alebo ich aktivity.
Ak sa napríklad baktéria ocitne v odvare obsahujúcom laktózu namiesto jednoduchšieho cukru glukózy, musí sa prispôsobiť:
- dovoz laktózy,
- rozdeliť laktózu na jej zložky glukózu a galaktózu a
- premeniť galaktózu na glukózu.
Bolo známe, že bunky pri vystavení laktóze zvyšujú množstvo enzýmov pre tieto kroky.
Vďaka práci na DNA bolo jasné, že všetky bielkoviny sa vytvárajú z ich genetického kódu. Jacob a Monod dokázali, že v baktérii E. coli) existujú špecifické proteíny, ktoré potláčajú prepis DNA na jej produkt (RNA. Tým sa znižuje produkcia týchto konkrétnych enzýmov.
Represor lac
Represor lac je proteín viažuci sa na DNA, ktorý inhibuje expresiu génov kódujúcich enzýmy laktázy. Represor je aktívny v neprítomnosti laktózy.
Tento represor (lac represor) sa vytvára vo všetkých bunkách. Viaže sa priamo na DNA v génoch, ktoré kontroluje, a fyzicky zabraňuje transkripcii. Keď je laktóza dostupná, mení sa na alolaktózu, ktorá inhibuje schopnosť lac represora viazať sa na DNA.
Týmto spôsobom sa vytvorí robustná spätná väzba, ktorá umožňuje, aby sa súbor enzýmov tráviacich laktózu vytváral len vtedy, keď je to potrebné.
Regulácia aktivity génov sa vyvinula do veľmi rozsiahlej subdisciplíny molekulárnej biológie. Existuje mnoho mechanizmov a mnoho úrovní zložitosti. Súčasní výskumníci nachádzajú regulačné udalosti na každej úrovni procesov, ktoré vyjadrujú genetickú informáciu. V relatívne jednoduchom genóme pekárskych kvasiniek (Saccharomyces cerevisiae) sa 405 z jeho 6 419 génov kódujúcich proteíny priamo podieľa na kontrole transkripcie, v porovnaní s 1 938 génmi, ktoré sú enzýmami.
Otázky a odpovede
Otázka: Kto bol François Jacob?
Odpoveď: François Jacob bol francúzsky biológ, ktorý sa v roku 1965 podelil o Nobelovu cenu za fyziológiu alebo medicínu s Jacquesom Monodom a André Lwoffom.
Otázka: Čo Jacob a Monod objavili?
Odpoveď: Jacob a Monod objavili základný kontrolný systém v bunkách, ktorý reguluje hladiny enzýmov vo všetkých bunkách prostredníctvom spätnej väzby na transkripciu.
Otázka: Bol François Jacob veriaci?
Odpoveď: Nie, podobne ako jeho kolega Monod bol takmer celoživotným ateistom.
Otázka: Kedy sa François Jacob narodil?
Odpoveď: Narodil sa 17. júna 1920.
Otázka: Kedy zomrel?
Odpoveď: Zomrel 19. apríla 2013.
Otázka: Aké národnosti bol François Jacob?
Odpoveď: Bol židovského pôvodu.
Prehľadať