Phillip A. Sharp – US-amerikanischer Genetiker & Nobelpreisträger (Gen-Spleißen)
Phillip A. Sharp – US‑amerikanischer Genetiker und Nobelpreisträger (1993), Pionier des Gen‑Spleißens mit bahnbrechenden Erkenntnissen zur RNA‑Spleißung und Genregulation.
Phillip Allen Sharp (geboren am 6. Juni 1944) ist ein amerikanischer Genetiker und Molekularbiologe. Er zählt zu den Pionieren der RNA-Forschung und hat mit seinen Arbeiten wesentlich zum Verständnis der Genorganisation und -expression in eukaryotischen Zellen beigetragen.
Entdeckung des Gen-Spleißens und Nobelpreis
Sharp war Mitentdecker des Gen-Spleißens. In Arbeiten aus den späten 1970er-Jahren wiesen seine und unabhängige Arbeiten anderer Gruppen nach, dass Gene bei Eukaryonten nicht als durchgehende, ununterbrochene Sequenzen vorliegen, sondern aus kodierenden Abschnitten (Exons) und nichtkodierenden Abschnitten (Introns) bestehen. Durch das Spleißen der Prä-Messenger-RNA werden Introns entfernt und Exons in verschiedenen Kombinationen zusammengefügt. Diese sogenannte alternative Spleißung ermöglicht es, aus einer einzigen DNA-Sequenz mehrere unterschiedliche Proteine zu erzeugen und ist ein zentraler Mechanismus für die Erzeugung von Proteomvielfalt und für die Regulation der Genexpression.
Für diese grundlegende Entdeckung erhielt Sharp 1993 zusammen mit Richard Roberts den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Die Preisnennung würdigt, dass sie gezeigt haben, „dass Gene in Eukaryonten keine zusammenhängenden Strings sind, sondern Introns enthalten, und dass das Spleißen von Prä-Messenger-RNA zur Deletion dieser Introns auf unterschiedliche Weise erfolgen kann, wodurch unterschiedliche Proteine aus derselben DNA-Sequenz entstehen“.
Werdegang und Forschung
Sharp wurde in Falmouth, Kentucky, geboren. Er promovierte 1969 in Chemie an der University of Illinois in Urbana-Champaign. Nach seiner Promotion arbeitete er bis 1971 am California Institute of Technology, wo er am Cold Spring Harbor Laboratory unter James Watson anfangs Plasmide und später die Genexpression in menschlichen Zellen studierte. Seine frühe Arbeit legte den Grundstein für Untersuchungen zur Struktur von Genen und zur RNA-Verarbeitung.
Im Jahr 1974 wurde ihm vom Biologen Salvador Luria eine Stelle am MIT angeboten. Dort baute er eine international sichtbare Forschungsgruppe auf und prägte maßgeblich die molekularbiologische Forschung am Institut. Von 1985 bis 1991 war er Direktor des Center for Cancer Research (heute Koch-Institut für integrative Krebsforschung) am MIT, von 1991 bis 1999 Leiter der Abteilung Biologie und von 2000 bis 2004 Direktor des McGovern Institute for Brain Research. Unter seiner Leitung wurde die interdisziplinäre Forschung, insbesondere an der Schnittstelle von Genetik, Krebsforschung und Neurowissenschaften, gefördert.
Bedeutung und Wirkung
Die Aufklärung des Spleißmechanismus und der alternativen Spleißformen hat weitreichende Konsequenzen für Biologie und Medizin: Sie erklärt einen Teil der Komplexität höherer Organismen trotz vergleichsweise begrenzter Genanzahl, beeinflusst das Verständnis von Entwicklungsprozessen und ist relevant für viele Erkrankungen, die durch Fehlregulation des Spleißens entstehen. Darüber hinaus hat diese Erkenntnis die Entwicklung molekularer Diagnostik und therapeutischer Ansätze stark vorangetrieben.
Sharp hat im Lauf seiner Karriere zahlreiche Doktoranden und Postdoktoranden betreut und gilt als einflussreicher Lehrender und Mentor. Er war an der Übersetzung grundlegender Forschungsergebnisse in Anwendungen beteiligt, hat in wissenschaftspolitischen Gremien mitgewirkt und universitäre Forschungsstrukturen mitgestaltet.
Auszeichnungen und Engagement
Neben dem Nobelpreis wurde Sharp für seine wissenschaftlichen Leistungen vielfach geehrt und ist Mitglied bedeutender wissenschaftlicher Gesellschaften. Er erhielt Ehrendoktortitel und Auszeichnungen für seine Forschung sowie Rufungen in nationale und internationale Akademien. Darüber hinaus engagierte er sich in Beiräten, in der Förderung junger Wissenschaftler und in der öffentlichen Vermittlung von Wissenschaft.
Auch heute ist Phillip A. Sharp eine prägende Persönlichkeit der Molekularbiologie: seine Arbeiten zum RNA-Spleißen und zur Genorganisation bleiben grundlegende Referenzen, und die von ihm angestoßenen Forschungsrichtungen prägen weiterhin die moderne Genetik und Biomedizin.
Arbeit
Früher dachte man, dass jedes Gen auf der DNA für ein einzelnes Protein in einem durchgehenden Streifen kodiert. 1997 fanden Sharp und Roberts unabhängig voneinander heraus, dass Gene in Segmente aufgeteilt waren, die später bei der RNA-Verarbeitung kombiniert wurden.
Sharp und Roberts bewiesen, dass die kodierende DNA durch DNA-Abschnitte getrennt ist, die nicht kodierend sind. Die kodierenden Abschnitte sind Exons, und die nicht-kodierenden Abschnitte sind Introns.
Darüber hinaus stellte sich heraus, dass diese Struktur in allen höheren Organismen vorkommt. Die Entdeckung, dass ein Gen in dem genetischen Material als mehrere verschiedene und getrennte Segmente vorhanden sein könnte, war revolutionär.
Der zweite Teil von Sharps Arbeit befasste sich mit Gen-Spaltung und Gen-Splicing. Das bedeutet, aus einer kodierenden Sequenz Stücke herauszuschneiden und Stücke einer kodierenden Sequenz hinzuzufügen. Dadurch entsteht ein Protein, das anders funktioniert als in der ursprünglichen Version.
Vorgeschlagene Wirkung auf die Evolution
Diese Art von Struktur kann flexiblere Reaktionen auf Umweltveränderungen ermöglichen und so die Evolution beschleunigen. Die Struktur kann auch für eine Reihe von vererbten genetischen Defekten verantwortlich sein.
Hier ist ein wichtiger Teil der Nobelpreisträgerrede von Professor Bertil Daneholt von der Nobelversammlung des Karolinska-Instituts:
"Früher glaubte man, dass sich Gene hauptsächlich durch die Anhäufung kleiner diskreter Veränderungen im genetischen Material entwickeln. Aber ihre mosaikartige Genstruktur erlaubt es höheren Organismen auch, Gene auf eine andere, effizientere Weise umzustrukturieren. Denn im Laufe der Evolution werden im Erbgut Genabschnitte - die einzelnen Mosaiksteine - neu gruppiert, wodurch neue Mosaikmuster und damit neue Gene entstehen. Dieser Umbauprozess erklärt vermutlich die rasche Evolution höherer Organismen".
Fragen und Antworten
F: Wofür ist Phillip Allen Sharp bekannt?
A: Phillip Allen Sharp ist ein amerikanischer Genetiker und Molekularbiologe, der das Genspleißen mitentdeckte und 1993 gemeinsam mit Richard Roberts den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt für "die Entdeckung, dass Gene in Eukaryoten keine zusammenhängenden Stränge sind, sondern Introns enthalten und dass das Spleißen der Prä-Messenger-RNA zur Löschung dieser Introns auf unterschiedliche Weise erfolgen kann, so dass aus derselben DNA-Sequenz unterschiedliche Proteine entstehen".
F: Wo wurde Phillip Allen Sharp geboren?
A: Phillip Allen Sharp wurde in Falmouth, Kentucky, geboren.
F: Wann hat er seinen Doktortitel erworben?
A: Er promovierte 1969 in Chemie an der University of Illinois in Urbana-Champaign.
F: Welche Forschungsarbeit hat er nach seinem Doktortitel geleistet?
A: Nach seinem Doktortitel arbeitete er bis 1971 am California Institute of Technology, wo er am Cold Spring Harbor Laboratory unter James Watson Plasmide und später die Genexpression in menschlichen Zellen untersuchte.
F: Wie ist er zum MIT gekommen?
A: 1974 wurde ihm von dem Biologen Salvador Luria eine Stelle am MIT angeboten.
F: Welche Positionen hat Philip am MIT bekleidet?
A: Von 1985 bis 1991 war er Direktor des MIT Center for Cancer Research (heute Koch Institute for Integrative Cancer Research), von 1991 bis 1999 Leiter des Fachbereichs Biologie und von 2000 bis 2004 Direktor des McGovern Institute for Brain Research.
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