הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

2009 לינדאו פגישה חתן פרס נובל: מרטין שלפי, כימיה 2008

7.8K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/1570

⸱

10 בפברואר 2010

במאמר זה

תקציר

הביולוג האמריקאי מרטין צ'אלפי חלק את פרס נובל לכימיה לשנת 2008 עם רוג'ר צ'יין ואוסאמו שימומורה על גילוים ופיתוחם של החלבון הפלואורסצנטי הירוק (GFP).

מרטין צ'אלפי נולד בשיקגו בשנת 1947 וגדל בסקוקי, אילינוי. אף שהתעניין במדע מגיל צעיר – למד את שמות כוכבי הלכת וקרא ספרים על דינוזאורים – דרכו אל קריירה במדעי הביולוגיה הייתה עקיפה. בתיכון, צ'אלפי נהנה מקורס הכימיה ברמת AP, אך שאר קורסי המדעים לא הותירו בו רושם רב, והוא החל את לימודיו לתואר ראשון בהרווארד כשאינו בטוח במה רצו ללמוד. בסופו של דבר הוא בחר להתמחות בביוכימיה, ובמהלך הקיץ שבין השנה השנייה לשלישית ללימודיו, הצטרף למעבדתו של קלאוס ובר והחל בפרויקט המחקר האמיתי הראשון שלו, שבו חקר את האתר הפעיל של האנזים aspartate transcarbamylase. למרבה הצער, אף אחד מהניסויים שביצע במעבדתו של ובר לא הצליח, וצ'אלפי הגיע למסקנה שמחקר אינו מתאים לו.

לאחר סיום לימודיו ב-1969, הוא נשכר כמורה ב-Hamden Hall Country Day School בקונטיקט, שם לימד כימיה, אלגברה ומדעי החברה לתלמידי תיכון במשך שנתיים. לאחר שנת ההוראה הראשונה שלו, הוא החליט לתת למחקר הזדמנות נוספת. הוא השתכרה לעבודה קיצית במעבדה של Jose Zadunaisky באוניברסיטת Yale, שם חקר הובלה של כלוריד ברשתית של צפרדע. צ'אלפי נהנה מאוד מהניסיון הזה, ולאחר שרכש ביטחון ביכולותיו המדעיות, הוא הגיש מועמדות ללימודי תואר שני בהרווארד, שם הצטרף למחלקה לפיזיולוגיה בשנת 1972 וחקר סינתזה והפרשה של norepinephrine תחת הדרחתו של Bob Pearlman. העניין שלו בעבודה עם C. elegans הוביל אותו למעמד של פוסט-דוקטורטורה עם Sydney Brenner, במעבדה לביולוגיה מולקולרית של ה-Medical Research Council בקיימברידג', אנגליה. בשנת 1982 הוצעה לו משרה באוניברסיטת קולומביה.

כאשר שמע Chalfie לראשונה על GFP בסמינר מחקר שהעביר Paul Brehm בשנת 1989, המעבדה שלו חקרה גנים המעורבים בפיתוח ובפונקציה של תאים רגישים למגע ב-C. elegans. הוא התלהב מיד מהרעיון להביע את החלבון הפלואורסצנטי בנמטודה, בתקווה להבין היכן הגנים מובעים באורגניזם החי. באותה עת, כל השיטות לבדיקת לוקליזציה, כגון צביעה בנוגדנים או היברידיזציה in situ, דרשו קיבוע של הרקמה או התאים, ובכך חשפו את מיקום החלבונים רק בנקודות זמן קבועות.

בספטמבר 1992, לאחר שקיבל DNA של GFP מ-Douglas Prasher, ביקש Chalfie מהסטודנטית לרוטציה שלו, Ghia Euskirchen, לבטא את GFP ב-E. coli, מבלי לדעת שגם מספר מעבדות אחרות ניסו לבטא את החלבון, ללא הצלחה. Chalfie ו-Euskirchen השתמשו ב-PCR כדי להגביר רק את הרצף המקודד של GFP, אותו השתילו בוקטור ביטוי ובאחריו ביטאו ב-E.coli. בשל הרקע שלה בהנדסה, ידעה Euskirchen שהמיקרוסקופ במעבדתו של Chalfie לא היה מספיק טוב לשימוש בניסוי מסוג זה, ולכן היא צילמה תמונות של חיידקים ירוקים באמצעות המיקרוסקופ מהמעבדה להנדסה שבה עבדה בעבר. עבודה זו הוכיחה כי פלואורסצנציית GFP אינה דורשת רכיב נוסף מלבד GFP עצמו. למעשה, הקושי שנתקלו בו מעבדות אחרות נבע מהשימוש שלהן בעיכור עם אנזימי הגבלה לצורך סאב-קלונינג (subcloning), דבר שהוסיף רצף מיותר שמנע את הביטוי הפלואורסצנטי של GFP. בעקבות הביטוי המוצלח של Euskirchen ב-E. coli, המטכנאי של Chalfie, Yuan Tu, ביטאו את GFP ב-C. elegans, ו-Chalfie פרסם את הממצאים בכתב העת Science בשנת 1994.

דרך המחקר של C. elegans ו-GFP, צ'אלפי סבור שישנו שיעור חשוב שניתן להפיק לגבי חשיבותה של המחקר הבסיסי. אף על פי שבשנים האחרונות קיימת דחיפה למחקרים בעלי רלוונטיות קלינית או כאלה המניבים פטנטים (מחקר תרגומי), צ'אלפי מזהיר כי אימוץ גישה זו לבדה הוא טעות, בהינתן העובדה שבידינו "מעט להרבה" ידע על הביולוגיה. הוא מצביע על המרחב העצום של הבלתי ידוע בביולוגיה, ומציין שתגליות חשובות כמו ה-GFP מושגות לעיתים קרובות מאוד באמצעות מחקר בסיסי המשתמש במגוון רחב של אורגניזמי מודל. ואכן, למחקר על הביולומינצנציה של GFP לא היה במקור יישום ישיר לבריאות האדם. עם זאת, הבנתנו לגביו הובילה למגוון רחב של תגליות ופיתוחים בעלי רלוונטיות קלינית. צ'אלפי מאמין שאין להגביל את עצמנו: "עלינו להיות חופשיים יותר ולחקור דברים בכיוונים שונים, ולהיות מעט נלהבים מהממצאים שעומדים לגלות".

מקורות

  1. Chalfie, M. GFP: Lighting up life. PNAS. 106 (25), 10073-10080 (2009).
  2. Chalfie, M. Autobiography [Internet]. , The Nobel Foundation. Available from: http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2008/chalfie-autobio.html (c2003).
  3. Chalfie, M. Green fluorescent protein as a marker for gene expression. Science. 263 (5148), 802-805 (1994).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

2008 Nobel PrizeGreen Fluorescent Protein (GFP)Roger TsienOsamu ShimomuraAmerican BiologistChicagoSkokie IllinoisScience InterestCareer In Biological ScienceHarvardBiochemistry MajorKlaus Weber's LabEnzyme Aspartate TranscarbamylaseResearch ProjectHamden Hall Country Day SchoolHigh School Chemistry TeacherJose Zadunaisky's LabChloride TransportFrog Retina