Istota porażki – wywiad z Paulem Nurse Inspire article

Przetłumaczyła Katarzyna Badura. Jak nieudany eksperyment Paula Nurse zapoczątkował karierę prowadzącą do zdobycia Nagrody Nobla.

Sir Paul Nurse
Zdjęcie dzięki
uprzejmości Rosie Hallam

W latach 60., gdy Paul Nurse był studentem, naukowcy już wiedzieli, że komórki się dzielą, tworząc kopie samych siebie. Jednak kluczowe pytania pozostawały nadal zagadką: Co napędza komórki do podziału? Co kontroluje ten podział? Jak dochodzi do inicjacji kopiowania DNA? Opętany przez te zagadki, Nurse poświęcił sporą część swojej kariery na identyfikację istotnych mechanizmów staniowązych podstawę procesu podziału komórkowego – pracy, która ostatecznie zapewniła mu Nagrodę Nobla. A jednak sprawy mogły się potoczyć zupełnie inaczej.

“Miałem dobre oceny w szkole i otrzymałem propozycję miejsca na każdej uczelni, na którą aplikowałem”, mówi Nurse, który obecnie zarządza Francis Cricks w Londynie. „Jednak warunkiem podstawowym każdej oferty było zdanie przeze mnie podstawowego egzaminu z języka francuskiego i oblałem ten egzamin sześć razy – nie dlatego, że się nie starałem, po prostu zupełnie nie mam zdolności językowych.”

Na przekór przeciwnościom

Nadal walcząc ze swoim francuskim, Nurse opuścił szkołę i spędzał czas pracując jako technik w laboratorium, prowadzonym przez lokalny browar Guinness. Każdego tygodnia szybko wypełniał swoje obowiązki, zyskując tym samym ogrom czasu na projekty badawcze, które kochał. Pomimo rozpaczliwych prób, nie udało mu się zdać egzaminu z języka francuskiego. Trzeba było spotkania z Johnem Jinksem, profesorem genetyki, by rozpoczęła się kariera naukowa Nurse’a. Jinks rozpoznał jego potencjał i umożliwił wpisanie go na listę studentów biologii na Uniwersytecie Birmingham (Birmingham University) w Wielkiej Brytanii. „W tym układzie był haczyk, bowiem uniwersytet wymagał ode mnie nauki języka francuskiego w pierwszym roku!” wspomina Nurse.

Pojawiły się kolejne przeszkody. „Początkowo interesowałem się ekologią, ale wyprawy po próbki w okolice zamarzających wód uświadomiły mi, że bardziej nadaję się do ciepłego otoczenia laboratorium”, mówi Nurse. To tam, pod kierunkiem Jacka Cohena, ekscentrycznego wykładowcy zoologii, rozpoczął projekt mający na celu pomiar szybkości oddychania dzielących się rybich jajeczek.

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Jirsak / Shutterstock.com

“Podział komórkowy jest podstawą wszelkiego wzrostu i rozwoju – natychmiast mnie to zafascynowało” wspomina Nurse. W czasie kolejnych miesięcy kursu ostrożnie zbierał jajeczka z uniwersyteckiego akwarium, umiejscowiając próbki w zamkniętej komorze. Następnie mierzył poziom tlenu w otaczającym powietrzu, starannie obserwując wpływ różnych inhibitorów na tempo oddechu. „Szybko zauważyłem, że szybkość oddychania zmienia się co piętnaście minut, co odpowiada orientacyjnie czasowi potrzebnemu na podział rybiego jajeczka” mówi, „co ciekawe, ten wzorzec pozostał stały niezależnie od zmian, jakim poddałem system – zdawał się być niewiarygodnie wytrzymały.”

Tydzień przed oddaniem przez Nurse jego pracy, wyniki rutynowych testów kontrolnych wprowadziły go w zdumienie. „Przeprowadziłem eksperyment bez jajeczek w komorze i zmierzyłem dokładnie taką samą, idealną oscylację” mówi. „Powtórzyłem eksperyment wielokrotnie przekonany, że gdzies musi być błąd. W końcu jednak doszedłem do wniosku, że zamiast mierzyć tempo oddechu jajeczek, przez cały czas monitorowałem efekty pracy termostatu mojego aparatu. To była od początku do końca totalna porażka.”

Ze swoimi stopniami na szali i tylko tygodniem czasu do publicznej prezentacji, Nurse staną twarzą w twarz z dużym problemem. „Jedynym rozwiązaniem, jakie przyszło mi do głowy, żeby uratować moją obronę, było odegranie swego rodzaju teatru”, wspomina. „W mojej prezentacji przeżyłem na nowo całość studiów, od ekscytującego początku, po katastroficzne zakończenie – i w jakiś sposób poruszyłem publiczność. Kluczowy przekaz był jasny: należy robić badania kontrolne od momentu, gdy całość prac zaczyna dawać interesujące wyniki!”

W trakcie fazy M cyklu
komórkowego w momencie
formowania komórek
potomnych dochodzi do
podziału chromosomów.

Zdjęcie dzięki uprzejmości Jan
Ellenberg

Tak trzymać

“W chwilach zwątpienia rozważałem inne drogi zawodowe” mówi, “jednak głęboko w duszy jestem typem eksperymentatora i na drodze mojego rozwoju zawodowego miałem wielkie szczęście do wspierających kolegów.” Ostatecznie, bez kolejnych komplikacji, Nurse obronił tytuł magistra i tytuł doktora. Jako postdoc zobaczył cykl komórkowy jako sposób na naukę o tym, co najbardziej go fascynowało: naturze życia. „Komórka jest najprostszą rzeczą obrazującą życie”, mówi. „Kluczem do zrozumienia tego jest zrozumienie w jaki sposób komórka zarządza informacją w celu zaprowadzenia porządku w czasie i przestrzeni.”

Zainspirowany badaniami pokazującymi, jak genetyka może zostać wykorzystana do badania cyklu pączkujących drożdży, Nurse powrócił do tematu badawczego, z którym zetknął się w czasie pracy w laboratorium Guinness’a: drożdży piwnych. „Chciałem, aby organizm modelowy był prosty i efektywny” wspomina. Przeprowadzał procesy, które wywoływały losowe mutacje genów w całych genomach komórek drożdżowych.

Nurse doszedł do wniosku, że kluczem do zidentyfikowania genów kontrolujących podział komórkowy w drożdżach będzie analiza komórek dzielących sie wyjątkowo wolno (tworząc większe komórki) lub wyjątkowo szybko (tworząc mniejsze komórki). Druga kategoria została odkryta przez przypadek, gdy Nurse obserwował niestandardowo małe komórki, które dzieliły się bardzo szybko zanim mogły urosnąć. Zidentyfikował mutację w genie cdc2, która zdaje się odgrywać znaczącą rolę w inicjacji kluczowych etapów cyklu podziału komórek. „Czasem natura podsuwa najlepsze kierunki działania” mówi.

Po odkryciu, że gen podobny do cdc2 znajduje się również w innym typie drożdży, Nurse zaczął się zastanawiać, czy jest możliwe, aby ten gen był obecny we wszystkich organizmach – to pytanie zaczał stawiać w brytyjskich laboratoriach Imperial Canser Research Fund w 1984 roku. „Kilka brwi uniosło się zaskoczonych tym, że badacz drożdży pojawił się w centrum badań nad nowotworami”, mówi. Jego zespół wziął bibliotekę ludzkich genów i dodał ją do drożdży pozbawionych genu cdc2. Niespodziewanie, po dodaniu jednego z ludzkich genów do drożdży, komórki zaczęły się dzielić normalnie. Ta obserwacja pozwoliła Nurse’owi na wyciągnięcie zdumiewającego wniosku, że podstawowy motor napędowy cyklu komórkowego jest taki sam dla wszystkich gatunków i jest to mechanizm, który przetrwał 1,5 miliarda lat ewolucji.

Prace doprowadziły do odkrycia, wraz z przyjacielem i współpracownikiem Timem Huntem, komórkowych cząsteczek komunikacyjnych, zwanych zależnymi od cykliny kinazami białkowymi – komórkowych przekaźników, które przekazują sygnały – i pozwalają na wgląd w naturę cyklu komórkowego, co jest kluczowe w zrozumieniu zdrowia i choroby. Nurse, Hunt i Leland H. Harwell otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za odkrycie kluczowych regulatorów cyklu komórkowegow1.

“Ważne jest aby znać prawdziwe historie stojące za nauką, porażki i sukcesy, będące częścią naszej pracy i inspiracją dla kolejnych pokoleń naukowców”, dodaje Nurse.”Nadal nie wiemy wielu rzeczy związanych z organizacją komórki w czasie i przestrzeni, ale uwazam, że w ciągu najbliższych 50 lat zrobimy prawdziwy postęp, z uwagi na metodologie, które opracowaliśmy w ciągu ostatnich pięciu dekad. Oraz, oczywiście – tak jak sam tego doświadczyłem w czasie moich bezowocnych eksperymentów z rybimi jajeczkami – z uwagi na liczne porażki, jakich doznaliśmy po drodze.

Nurse, Hunt i Hartwell wykorzystali genetyczne i molekularne metody biologiczne by odkryć mechanizmy kontrolujące różne fazy cyklu komórkowego. G1 (1 faza wzrostu): komórka rośnie; S (faza syntezy): chromosomy sa powielane w syntezie DNA; G2 (2 faza wzrostu): komórka przygotowuje się do podziału; M (faza mitotyczna): chromosomy sa rozdzielane w mitozie i segregowane do komórek potomnych.
Zdjęcie dzięki uprzejmości Nicola Graf

Podziękowanie

Oryginalna wersja tego artykułu została opublikowana w EMBLetc, magazynie Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (European Molecular Biology Laboratory – EMBL)w2.

Download

Download this article as a PDF

Web References

  • w1 – w 2001 roku Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny została przyznana wspólnie panom Leland H Hartwell, Tim Hunt i Sir Paul M Nurse. Przeczytaj więcej o Paulu M Nurse na stronie internetowej Nagrody.

  • w2 – EMBL jest jedną z topowych światowych instytucji badawczych, zajmujących się podstawowymi badaniami w nauce życia. EMBL jest członkiem EIROforumw3, wydawcy Science in School.

  • w3 – EIROforum jest efektem współpracy ośmiu największych europejskich pozarządowych organizacji badawczych, które łączą swoje zasoby, udogodnienia i wiedzę fachową aby wspierać europejską naukę w wykorzystaniu pełni swojego potencjału badawczego. Jako część działań edukacyjnych i zewnętrznych, EIROforum publikuje Science in School.

Resources

Author(s)

Adam Gristwood jest dziennikarzem i redaktorem naczelnym European Molecular Biology Laboratory (EMBL)w2.  Pisząc głównie na tematy związane z naukami przyrodniczymi zajął się również reportażami z pustyni Atacama, Wielkiego Zderzacza Hadronów oraz helikoptera.




License

CC-BY