Gen je tvořen DNA

Studijní text Animace Galerie Video BIO Úkol Odkazy a literatura

Ve dvacátých letech 20. století pokusy ukázaly, že neškodný bakteriální kmen se může stát infekčním poté, co je smíchán s již usmrceným virulentním kmenem. Tyto mrtvé bakterie tedy obsahují nějaké chemické látky, které „transformují“ neškodné bakterie na infekční. Zdálo se, že za tímto tzv. „transformačním principem“ může být nějaký gen.

Ve čtyřicátých letech v těchto pokusech důsledně pokračoval tým vědců z Rockefellerova Institutu vedený Oswaldem Averym. Ti zjistili, že čistý extrakt „transformačního principu“ zůstává nedotčen, přidají-li se k němu enzymy rozkládající proteiny, avšak je zničen enzymem rozkládající DNA. Tento pokus ukázal, že transformačním principem je DNA — a navíc, že gen je tvořen DNA. Přesto tento jasný důkaz, že DNA, nikoliv protein, je genetickým materiálem, přijímali vědci jen velmi opatrně.

Věděli jste, že?

Je složité si dnes představit, jaký dopad musely mít Averyho pokusy. Před Averyho pokusy si vědci dokonce nebyli jistí ani tím, zda bakterie vůbec geny mají.

Hmmm…

Averyho pokusy ukázaly, že transformující částicí je DNA, ale sám se nepokoušel zjistit, jak transformace probíhá. Jak si myslíte, že transformace funguje?

Galerie

Věděli jste, že?

Podle všeho (podle všech zpráv) byl Avery opatrným, úzkostlivým vědcem. Nebavila ho práce na shromažďování bakterií Pneumococcus a provádění následné lýze. Nebylo to kvůli strachu z infekce, ale protože mu celá procedura připadala příliš komplikovaná.

Hmm…

Mohl Avery dokázat, že DNA je transformující částicí bez enzymů jako je trypsin, chymotrypsin, DNáza nebo RNáza? Napadá Vás jiný postup, který by mohl fungovat?

Video

Videa v této kapitole jsou v původním anglickém znění.

Maclyn McCarty Maclyn McCarty byl emeritním profesorem na Rockefellerově Universitě. Pracoval s Oswaldem Averym na studiu a charakterizaci schopnosti DNA provádět transformaci.

V roce 1944 Oswald Avery se svými kolegy, Colin MacLeodem a Maclynem McCartym publikovali svoji přelomovou práci zabývající se schopností DNA transformovat buňky.

Oswald Theodore Avery (1877–1955)

Oswald Avery se narodil roku 1877 v Halifaxu, v Novém Skotsku. Jeho otec byl baptistickým knězem, a když bylo Oswaldovi deset, stal se jeho otec pastorem v Námořnickém chrámu v New Yorku na Lower East Side (the Mariners' Temple in New York's Lower East Side.). Averyho rodiče byli velmi podnikaví lidé. Vedli si celkem dobře a to navzdory nízkému platu pastora pracujícího ve středu jedné z nejlidnatějších a nejšpinavějších částí New Yorku. Příležitostně získávali peněžní dary od Johna D. Rockefellera, bohatého průmyslníka, jenž byl aktivním stoupencem baptistické církve.

Jako malý chlapec se Avery naučil hrát na kornet a o nedělních odpoledních na něj hrával, aby přilákal věřící do kostela. Byl tak dobrý, že získal stipendium na Národní hudební konzervatoři. V roce 1893 začal Avery navštěvovat Colgate Academy a později Colgate University. Stal se vedoucím univerzitní kapely a kvůli své malé postavě získal přezdívku „Babe“.

Avery byl dobrým studentem a absolvoval Colgate University s titulem bakalář svobodných umění. Ačkoliv navštěvoval velice málo kurzů zaměřených na přírodní vědy, po absolvování Colgate University přešel na fakultu pro lékaře a chirurgy, aby studoval medicínu. Na přelomu století se medicínský obor proměňoval. Vědci začali určovat podstatu a příčinu řady onemocnění. Ačkoliv s pacienty vycházel Avery dobře, považoval lékařský výzkum za více intelektuálně uspokojující.

V roce 1907 Avery přijal místo zástupce ředitele v Hoaglandské laboratoři v Brooklynu – v první soukromě dotované laboratoři na výzkum bakterií ve Spojených státech. Během svého působení v Hoaglandu učil Avery zdravotní sestřičky a vysloužil si další přezdívku „Fess“ od slova „profesor“.

Avery pracoval s velkým množstvím bakteriálních kmenů, které studoval pomocí různých imunologických a chemických metod. V roce 1913 Avery publikoval klinickou studii o bakterii tuberkulózy. Tato práce přitáhla pozornost doktora Rufuse Cola, ředitele nemocnice Rockefellerova Institutu a ten mu zde nabídl místo. Avery v Rockfellerově Institutu pracoval na svém výzkumu zabývajícím se pneumokoky a zůstal zde až do svého důchodu v roce 1948. Avery byl svými kolegy oblíben, třebaže se s nimi moc společensky nestýkal. Také cestoval velice zřídka a vzácně se zúčastňoval vědeckých konferencí nebo setkání. Výjimkou byly jeho pravidelné letní dovolené na Deer Islandu v Maine, kde se si mohl dopřát jednu ze svých nejoblíbenějších zábav, a to plachtění.

Po odchodu do důchodu se Avery přestěhoval do Nashvillu, aby byl blízko bratrově rodině. Ačkoliv mu bylo nabídnuto, aby pokračoval ve své výzkumné práci, rozhodl se důchod prožít jako „vesnický gentleman“. Chodil na dlouhé procházky, zahradničil a trávil čas se svojí rodinou. V roce 1954 mu byla diagnostikována rakovina jater. Avery umíral následující rok bolestivou nemocí.

Maclyn McCarty (1911–2005)

Maclyn McCarty se narodil v South Bend, v Indianě. Jeho otec pracoval pro společnost Studebaker Corporation v South Bend a byl posílán do různých míst po celé zemi. Jeho rodina se stěhovala s ním, a dokud se znovu neusadili v South Bend roku 1922, McCarty neměl trvalou školní výuku v jedné škole. Jeho oba rodiče však byli velmi sečtělí a povzbuzovali svoje děti ve snaze o poznání.

Na střední škole McCarty četl knihu s názvem „Microbe Hunters“ (Lovci mikrobů). To ho přivedlo k dalším knihám pojednávajících o biologii a medicíně a pomohlo mu to se rozhodnout pro kariéru v lékařském výzkumu. Jistou předehrou k jeho pozdějšímu výzkumu bylo, když spolu se svými třemi spolužáky ze střední školy založili "amatérský chemický výzkumný klub“ a prováděli pokusy ve sklepních laboratořích.

V roce 1929 začal McCarty chodit na Stanford University a připravoval se zde ke studiu medicíny, kterou začal studovat v roce 1933 na lékařské fakultě Johns Hopkins University. Strávil několik letních měsíců jako stážista na pediatrii, ale již v době, kdy absolvoval lékařskou fakultu, pracoval v klinické výzkumné laboratoři.

Po dokončení studia hledal McCarty místo ve výzkumu, kterých bylo kvůli válce nedostatek. V roce 1940 přijal místo za 100 dolarů měsíčně v New York University, kde pracoval s Williamem Tilletem. Následující rok McCarty získal stipendium z Výzkumné národní rady. Ta mu doporučila peníze použít pro pobyt v jiné laboratoři, aby si rozšířil výzkumné obzory. Tillet zařídil, aby se McCarty připojil k týmu Oswalda Averyho v Rockefeller Research Institute. Tillet pracoval v Averyho laboratoři ve dvacátých letech a měl za to, že tato laboratoř je pravým místem pro McCartyho zájem o bakteriologický výzkum.

V Rockefellerově institutu McCarty pracoval s Averym na zdokonalení purifikace transformačního faktoru Pneumoccocus a byli prvními, kteří vysráželi bakteriální DNA. K degradování různých druhů molekul používali enzymy a prokázali, že DNA je transformačním faktorem. Jejich přelomová práce byla publikována v roce 1944. McCarty byl povolán v roce 1942 do armády, obléknout se tedy musel do námořní uniformy, avšak většinu času strávil prací v námořní výzkumné jednotce založené v Rockefellerově nemocnici. V roce 1946 dostal McCarty v Rockefellerově Institutu svoji vlastní výzkumnou laboratoř. Byl emeritním profesorem Rockefellerovy univerzity, která vznikla z Rockefellerova výzkumného Institutu.

Věděli jste, že?

Třebaže mnoho vědců uznává přínos Averyho práce na poli molekulární biologie, Avery nikdy nezískal Nobelovu cenu. Důvodem mohlo být to, že Avery nikdy veřejně neprohlásil, že gen je tvořen DNA.

Hmmm…

Ve své práci Avery ukázal, že DNA je transformujícím principem. Logickým závěrem je tedy fakt, že transformace probíhá vlivem genu zapsaného v DNA. Jak byste to dokázali?

Odkazy a literatura

Profily vědeckých osobností
Stránka National Library of Medicine. Toto pracoviště vlastní velmi rozsáhlou kolekci materiálů Oswalda Averyho. Materiál byl věnován doktorem Joshua Lederbergem.

• Avery, Oswald, MacLeod, Colin, and McCarty, Maclyn, 1944, Studies on the Chemical Nature of the Substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types, Journal of Exp. Med., 79: 137-158.
• Bardossi, Fulvio, 1988, Oswald Avery and the Sugar-coated Microbe, Research Profiles, The Rockefeller University, 31, Spring.
• Dubos, René J., 1976, The Professor, The Institute, and DNA, The Rockefeller University Press, New York.
• Dunn, L.C., 1991, A Short History of Genetics: The Development of Some of the Main Lines of Thought: 1864-1939, Iowa State University Press, Ames.
• Griffith, Fred, 1928, The Significance of Pneumococcal Types, Journal of Hygiene, Cambridge, 27: 113-159.
• Judson, Horace Freeland, 1979, The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology,Simon and Schuster, New York.
• Kay, Lily E., 1993, The Molecular Vision of Life Oxford University Press, New York.
• Lagerkvist, Ulf, 1998, DNA Pioneers and Their Legacy, Yale University Press, New Haven.
• McCarty, Maclyn, 1985, The Transforming Principle: Discovering that Genes Are Made of DNA, W.W. Norton & Company, New York.
• McCarty, Maclyn, 1994, A Retrospective Look: How We Identified the Pneumococcal Transforming Substance as DNA, Journal of Exp. Med., 179: 385-394.
• Morange, Michel, 1998, A History of Molecular Biology, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts.
• Nobel Lectures in Molecular Biology 1933-1975 1977, Elsevier North-Holland, Inc., New York.
• Olby, Robert, 1974, The Path to the Double Helix: The Discovery of DNA,Dover Publications, Inc., New York.
• Portugal, Franklin H., and Cohen, Jack S., 1977, A Century of DNA: A History of the Structure and Function of the Genetic Substance, The Massachusetts Institute of Technology, U. S. A.
• Rosenfield, Israel, Ziff, Edward, and Van Loon, Borin, 1983, DNA for Beginners, Writers and Readers Publishing, Inc.
• Watson, James D., 1987 Molecular Biology of the Gene, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., Menlo Park, California.

RNDr. Pavel Lízal, Ph.D., Mgr. Zuzana Hanzelková a kolektiv |
ÚEB, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita |
Mendelovo muzeum, Masarykova univerzita |
Návrat na úvodní stránku webu, přístupnost |

| Technická spolupráce:
| Servisní středisko pro e-learning na MU
| Fakulta informatiky Masarykovy univerzity, 2013

Centrum interaktivních a multimediálních studijních opor pro inovaci výuky a efektivní učení | CZ.1.07/2.2.00/28.0041

Nahoru