Charles Yanofsky
Amerikanischer Genetiker und Mikrobiologe
Charles Yanofskys bedeutendste Beiträge zur Genetik und Biochemie entwickelten sich aus seinen Studien zur Genetik und Biochemie der Tryptophansynthetase. Yanofskys bahnbrechende Untersuchung der Tryptophansynthetase war die erste, die zeigte, dass ein Enzym zwei verschiedene Untereinheiten enthalten kann. Die Tryptophansynthetase von Eschericia coli katalysiert die letzten beiden aufeinanderfolgenden Reaktionen bei der Biosynthese von Tryptophan. Yanofskys Arbeit über die Beziehung zwischen den Genen, die das Enzym steuern, und der Synthese und Regulation des Enzyms trug zu einer ausgefeilteren Version des von George Beadle (1903-1989) und Edward Tatum (1909-1975) entwickelten Konzepts “Ein Gen—ein Enzym” bei.
Yanofsky wurde in New York City geboren. Er erhielt seinen B.S. Grad, mit einem Major in Biochemie, von der City College of New York im Jahr 1948. Er erwarb 1950 und 1951 seinen MS- und Ph.D.-Abschluss in Mikrobiologie an der Yale University. Von 1944 bis 1946 diente er bei den Streitkräften der Vereinigten Staaten. Nach zwei Jahren als wissenschaftlicher Mitarbeiter in Mikrobiologie (1951-1953) wurde er Assistant Professor für Mikrobiologie an der Western Reserve University Medical School (1954-1958). 1958 nahm er eine Professur am Department of Biological Sciences der Stanford University an. 1967 wurde er zum Herzstein-Professor für Biologie ernannt. 1964 wurde er in die American Academy of Arts and Sciences und 1966 in die National Academy of Sciences gewählt.
Einer der ersten Biosynthesewege, der durch biochemische und genetische Analysen in Neurospora crassa gründlich aufgeklärt wurde, war derjenige, der zur Aminosäure Tryptophan führte. Weitere Untersuchungen mit Typtophan-benötigten Mutanten von Eschericia coli und Salmonella typhimurium bestätigten die Befunde bei Neurospora. Angeregt durch die Arbeit von Beadle und Tatum versuchte Yanofskys Berater in Yale, David Bonner, die Beziehung zwischen Genen und Enzymen zu untersuchen, indem er die Enzyme von Neurospora untersuchte, die in bestimmten Mutanten defekt zu sein schienen oder fehlten. In den 1950er Jahren hatten Mitglieder von Bonners Gruppe Enzyme in Neurospora oder E. coli für weitere enzymatische und genetische Analysen ausgewählt, in der Hoffnung, die strukturelle Beziehung zwischen Gen und Protein aufzudecken. Aufgrund seiner früheren Forschungserfahrung entschied sich Yanofsky für Tryptophansynthetase. Die Arbeit mit diesem komplexen Enzym würde wertvolle Einblicke in die strukturelle Beziehung zwischen Genen und Enzymen geben, einschließlich spezifischer Aspekte wie Unterdrückung, Reaktionsmechanismen, aktive Stellen, Proteinfaltung und die Variabilität von Enzymen verschiedener mikrobieller Spezies.
1954 bewiesen Yanofsky und seine Kollegen eindeutig, dass die Tryptophansynthetase in Eschericia coli aus zwei trennbaren Proteinuntereinheiten bestand. Yanofskys Gruppe bestimmte auch die Beziehung zwischen den Proteinuntereinheiten und der Reihe von Reaktionen, die durch das intakte Protein katalysiert wurden, die Fähigkeit der Untereinheiten, sich zu aggregieren, und die Position des Wirkstoffs für Substrate.
In den 1980er Jahren führte Yanofsky eine Reihe von Experimenten durch, die das Phänomen der Abschwächung bei der Kontrolle bakterieller Operonen beleuchteten, die sich mit der Biosynthese von Aminosäuren befassten. Nach diesen Experimenten enthalten die Operonen im bakteriellen Chromosom, die für die Biosynthese von Aminosäuren verantwortlich sind, eine Stelle, die als Abschwächer bezeichnet wird. Das Translationsprodukt des Anfangssegments dieser Operons ist ein Peptid, das reich an der Aminosäure ist, deren Synthese von diesem Operon gesteuert wird. Wenn die Zufuhr dieser Aminosäure sehr gering war, wurde die Translation an den relevanten Codons des Transkripts inhibiert. Dieser Prozess ermöglichte es der RNA-Polymerase, eine Stelle zu durchlaufen, die die Transkription beenden würde, wenn die Zufuhr der betreffenden Aminosäure hoch ist. Die Abschwächung stellte einen neuen Mechanismus für die Regulation der Genexpression bereit, der auf der selektiven Reduktion der Transkription distaler Teile eines Operons basiert. Yanofsky erklärte, dass die Existenz von zwei Mechanismen – dem Repressionssystem und der Abschwächung — zur Regulierung der Transkription des Tryptophan-Operons im Hinblick auf die verschiedenen Stoffwechselreaktionen erklärt werden könnte, die an der Biosynthese und Verwertung von Tryptophan beteiligt sind. Laut Yanofsky ermöglichte die Kombination der beiden Regulationsmechanismen dem Bakterium, sowohl externe als auch interne Ereignisse zu erkennen und effizient darauf zu reagieren. Studien der Tryptophansynthetase waren so fruchtbar, dass Yanofsky es ein “bezauberndes Enzym” genannt hat.”
LOIS N. MAGNER
