Sydney Brenner与线虫研究的故事

作者: 酶美

来源: BioArt

发布日期: 2019-04-12

本文讲述了Sydney Brenner如何开创了以秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans为模式生物的研究,以及他在分子生物学和遗传学领域的贡献。Brenner通过其研究,不仅推动了科学的发展,还培养了许多优秀的科学家,对生命科学研究产生了深远影响。

摩尔根和果蝇的故事我们都知道,那线虫研究背后的男人又是谁呢?Sydney Brenner(1927-2019)开创了一个时代:建立秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans为模式生物来系统研究多细胞复杂生物体发育及其它重要生物学过程。2019年4月5日,Brenner去世,享年92岁。我们来回忆Brenner几个特别重要的时刻,以飨读者。

Brenner生于南非一个东欧犹太移民的家庭,父亲是一个修鞋匠。15岁获得奖学金进入南非Witwatersrand大学。本来计划之后进入医学院学习,Brenner对自然科学产生了极大的兴趣。1952年,Brenner在激烈竞争中脱颖而出,赢得了去英国牛津大学攻读博士学位的奖学金。在牛津大学,他在Cyril Hinshelwood实验室研究噬菌体。

Brenner,Crick和其他科学家正是利用噬菌体相关实验破译三联体密码子。

Brenner的第一个重要时刻是1953年4月的一天。26岁的Brenner和几个牛津的学者拜访了在剑桥的Crick和Waston。在那里,他们见到了尚未发表的DNA双螺旋模型,了解了碱基配对原理。Brenner在诺奖发言中回忆到这是他科学生涯的一个转折点(Watershed)。

他意识到这将深刻影响未来的生物学研究,进入分子时代。1956年,Brenner加入了Crick在剑桥卡文迪许实验室的研究。

破译了DNA分子工作原理之后,Crick,Brenner认为分子生物学的中心问题得到解决,他们思考研究更复杂的问题。Brenner对多细胞生物体的神经网络和发育感兴趣,期望找到一种生物能像噬菌体一样在实验室快速大量地繁殖;比果蝇的神经细胞要少,同时身体足够小,能利用透射电镜研究神经细胞;能用遗传学手段研究,最好能有雌雄同体。

1940年代开始,Berkeley的Ellsworth Dougherty和同事在泥土中分离了多种线虫株系,并得到几种突变体,他们认为这些线虫适用于遗传学的手段研究。Brenner从Dougherty那里获得了秀丽隐杆线虫 C.elegans N2。线虫体长1-2mm,2到3天繁殖一代,有雌雄同体和雄虫,每个雌雄同体可自交产生200-300个后代。

线虫身体透明,可直接在DIC显微镜下观察到身体里的细胞。在Brenner著名的一页纸基金申请书里写到:首先,我们计划鉴别认识虫子身体里每一个细胞,并追踪每个细胞的谱系(lineage)。我们还将探索每个细胞的发生发展过程,并分离突变体以找到控制它们发育的机制。

在MRC Brenner实验室,集聚了许多优秀的科学家。

Brenner回忆到,早上10点他们聚集在一起热烈讨论,交流对科学的认识和看法;下午相携参加很多科学讲座;晚上工作至深夜。John Sulston完成了对线虫成体细胞的谱系追踪。Bob Horvitz在完成博士学业后,获得了Helen Hay Whitney博士后奖学金。他听说了Brenner的研究,来到英国加入了实验室。

回到美国后,Horvitz实验室及其培养的学生在细胞凋亡,小RNA,信号转导等多个领域做出了重要贡献。2002年,诺贝尔生理奖授予了Brenner,Sulston和Horvitz三位科学家。

此外,Brenner还曾作为新加坡科技研究局(A*STAR)的顾问并作为创始人筹建了分子细胞研究所(Institute of Molecular and Cell Biology ,IMCB),IMCB的建立对于新加坡发展现代分子细胞生物学前沿研究具有非常重要的意义。因此,Brenner对于新加坡的生命科学研究来说,其意义是不可估量的。

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