François Jacob – Nobelprisad fransk biolog och pionjär i genreglering
François Jacob — Nobelprisad fransk biolog och pionjär inom genreglering. Upptäckte transkriptionsstyrd enzymkontroll som förändrade molekylärbiologin.
François Jacob (17 juni 1920–19 april 2013) var en fransk biolog född i Nancy. Han delade 1965 Nobelpriset i fysiologi eller medicin med Jacques Monod och André Lwoff för upptäckter rörande den genetiska kontrollen av enzym- och virusbildning. Jacob var verksam vid Institut Pasteur och räknas som en av pionjärerna inom genreglering och molekylärbiologi.
Tidiga år och utbildning
Jacob växte upp i en familj med judisk bakgrund och utbildade sig först inom medicin innan han övergick till forskning. Hans tidiga intresse för mikrobiologi och genetik ledde honom till att arbeta med bakterier och bakteriofager, vilket senare blev centralt för hans banbrytande studier inom genreglering.
Vetenskapliga upptäckter och operonmodellen
Jacob och Monod utvecklade en teoretisk och experimentell förklaring till hur celler styr vilka enzymer som bildas, och hur den processen kan slås på och av. De visade att enzymnivåerna i många celler regleras genom återkoppling på transkriptionen, alltså vid steget när informationen i DNA kopieras till RNA. Deras arbete var särskilt inriktat på bakterien Escherichia coli och det välkända lac-operonet som modell för genreglering.
Genom experiment och idéer formulerade de operonmodellen, där gener som kodar för funktionellt närbesläktade proteiner kan organiseras i en enhet (operon) och regleras av gemensamma kontrollsekvenser och regulatorproteiner. De föreslog också förekomsten av en kortlivad budbärar-RNA (messenger RNA, mRNA) som förmedlar informationen från DNA till ribosomerna där proteiner byggs. Deras begrepp om repressorer, operatorer och inducerare lade grunden för hur man förstår geners funktionella reglering.
Karriär och senare arbete
Efter de tidiga upptäckterna fortsatte Jacob att verka inom molekylärbiologi och utvecklingsbiologi. Han publicerade både vetenskapliga artiklar och populärvetenskapliga verk där han reflekterade över biologins logik och evolutionens roll i att forma genetiska nätverk. Ett exempel är hans skrifter om hur genetisk reglering påverkar cellers utveckling och differentiering.
Personligt liv och arv
Liksom sin kollega Monod var Jacob ateist under större delen av sitt liv. Han var också av judisk härkomst, något som formade delar av hans bakgrund. Hans arbete har haft ett bestående inflytande på modern genetik, molekylärbiologi och biomedicin: operonmodellen och idéerna om transkriptionskontroll används fortfarande som grundläggande begrepp inom forskning och undervisning.
Betydelse: Jacobs och Monods upptäckter visade hur genetisk information inte bara ligger passiv i DNA, utan kontinuerligt regleras och anpassas efter cellens behov. Det har haft stor betydelse för allt från grundforskning om cellfunktion till tillämpningar inom bioteknik och medicin.
Forskning
År 1961 utforskade Jacob och Monod idén att kontrollen av enzymernas uttrycksnivåer i cellerna är ett resultat av återkoppling på transkriptionen av DNA-sekvenser.
I många år har man vetat att bakterier och andra celler kan reagera på yttre förhållanden genom att reglera nivåerna av deras viktigaste metaboliska enzymer och/eller aktiviteten hos dessa enzymer.
Om en bakterie till exempel hamnar i en buljong som innehåller laktos, i stället för det enklare sockret glukos, måste den anpassa sig till detta:
- importera laktos,
- skära laktos till dess beståndsdelar glukos och galaktos, och
- omvandlar galaktos till glukos.
Det var känt att cellerna ökar antalet enzymer för dessa steg när de utsätts för laktos.
I och med arbetet med DNA blev det klart att alla proteiner producerades från den genetiska koden. Jacob och Monod visade att det i bakterien E. coli finns specifika proteiner som undertrycker transkriptionen av DNA till dess produkt (RNA). Detta minskar produktionen av dessa särskilda enzymer.
Lac-repressorn
Lac-repressorn är ett DNA-bindande protein som hämmar uttrycket av gener som kodar för laktasenzymer. Repressorn är aktiv i frånvaro av laktos.
Denna repressor (lac-repressor) tillverkas i alla celler. Den binder sig direkt till DNA vid de gener den kontrollerar och förhindrar fysiskt transkription. När laktos blir tillgängligt omvandlas det till allolaktos, vilket hämmar lac-repressorns förmåga att binda DNA.
På detta sätt konstrueras en robust återkopplingsslinga som gör att de laktosnedbrytande enzymerna tillverkas endast när de behövs.
Regleringen av genaktivitet har utvecklats till en mycket stor deldisciplin inom molekylärbiologin. Det finns många mekanismer och många komplexitetsnivåer. Nuvarande forskare finner reglerande händelser på alla nivåer i de processer som uttrycker genetisk information. I den relativt enkla arvsmassan hos bagerijäst (Saccharomyces cerevisiae) är 405 av dess 6 419 proteinkodande gener direkt involverade i transkriptionell kontroll, jämfört med 1 938 som är enzymer.
Böcker
- Sexuality and the genetics of bacteria av E.L. Wollmann och François Jacob, utgiven av Academic Press, 1961.
- The possible & the actual av François Jacob, utgiven i USA av Pantheon Books och i Kanada av Random House of Canada, 1982.
- Statyn inom sig: en självbiografi av François Jacob, översatt från den franska utgåvan från 1987 av Franklin Philip. Basic Books, 1988. ISBN 9780465082230; nyutgåva: 9780879694760
- Livets logik av François Jacob, översatt från den franska utgåvan från 1976 av Princeton University Press 1993.
- Om flugor, möss och människor av François Jacob, översatt från den franska utgåvan och utgiven av Harvard University Press, 1998.
Frågor och svar
Fråga: Vem var François Jacob?
Svar: François Jacob var en fransk biolog som delade 1965 års Nobelpris i fysiologi eller medicin med Jacques Monod och André Lwoff.
F: Vad upptäckte Jacob och Monod?
S: Jacob och Monod upptäckte ett grundläggande kontrollsystem i celler, som reglerar enzymnivåerna i alla celler genom återkoppling på transkriptionen.
Fråga: Var François Jacob religiös?
S: Nej, liksom sin kollega Monod var han ateist nästan hela livet.
F: När föddes François Jacob?
Svar: Han föddes den 17 juni 1920.
Fråga: När avled han?
Svar: Han avled den 19 april 2013.
F: Vilken etnicitet hade François Jacob?
S: Han var av judisk härkomst.
Sök