Charles Yanofsky
Genetista e microbiologo americano
I contributi più significativi di Charles Yanofsky alla genetica e alla biochimica si sono sviluppati dai suoi studi sulla genetica e la biochimica della triptofano sintetasi. L’indagine pionieristica di Yanofsky sulla triptofano sintetasi fu la prima a dimostrare che un enzima poteva contenere due subunità dissimili. Escherichia coli triptofano sintetasi catalizza le ultime due reazioni sequenziali nella biosintesi del triptofano. Il lavoro di Yanofsky sulla relazione tra i geni che controllano l’enzima e la sintesi e la regolazione dell’enzima ha contribuito a una versione più sofisticata del concetto di “un gene—un enzima” avanzato da George Beadle (1903-1989) e Edward Tatum (1909-1975).
Yanofsky è nato a New York. Ha ricevuto il suo B. S. laurea, con una specializzazione in biochimica, dal City College di New York nel 1948. Ha conseguito il M. S. e Ph. D. in microbiologia presso l’Università di Yale nel 1950 e 1951, rispettivamente. Dal 1944 al 1946, ha servito con le forze armate degli Stati Uniti. Dopo aver trascorso due anni come assistente di ricerca in microbiologia (1951-1953), divenne assistente professore di Microbiologia presso la Western Reserve University Medical School (1954-1958). Nel 1958 ha accettato una cattedra presso il Dipartimento di Scienze Biologiche presso la Stanford University. Nel 1967 è stato nominato Herzstein Professore di Biologia. È stato eletto all’American Academy of Arts and Sciences nel 1964 e alla National Academy of Sciences nel 1966.
Uno dei primi percorsi biosintetici ad essere accuratamente chiariti da analisi biochimiche e genetiche in Neurospora crassa è stato quello che ha portato all’amminoacido triptofano. Ulteriori ricerche con mutanti che richiedono typtophan di Escherichia coli e Salmonella typhimurium hanno confermato i risultati in Neurospora. Stimolato dal lavoro di Beadle e Tatum, il consigliere di Yanofsky a Yale, David Bonner, ha tentato di indagare la relazione tra geni ed enzimi esaminando gli enzimi della Neurospora che sembravano essere difettosi o mancanti in specifici mutanti. Nel 1950 i membri del gruppo di Bonner avevano scelto enzimi in Neurospora o E. coli per ulteriori analisi enzimatiche e genetiche, sperando di rivelare la relazione strutturale tra gene e proteina. A causa della sua precedente esperienza di ricerca, Yanofsky ha scelto la triptofano sintetasi. Il lavoro con questo enzima complesso fornirebbe preziosoinsights nella relazione strutturale tra geni ed enzimi, compresi aspetti specifici come la soppressione, i meccanismi di reazione, i siti attivi, il ripiegamento delle proteine e la variabilità degli enzimi di diverse specie microbiche.
Nel 1954 Yanofsky ei suoi colleghi dimostrarono inequivocabilmente che la triptofano sintetasi in Escherichia coli consisteva in due subunità proteiche separabili. Il gruppo di Yanofsky ha anche determinato la relazione tra le subunità proteiche e la serie di reazioni catalizzate dalla proteina intatta, la capacità delle subunità di aggregarsi e la posizione delle posizioni attive per i substrati.
Negli anni ‘ 80 Yanofsky ha effettuato una serie di esperimenti che hanno illuminato il fenomeno dell’attenuazione nel controllo degli operoni batterici interessati alla biosintesi degli amminoacidi. Secondo questi esperimenti, gli operoni nel cromosoma batterico responsabili della biosintesi degli amminoacidi contengono un sito chiamato attenuatore. Il prodotto di traduzione del segmento iniziale di questi operoni è un peptide ricco dell’amminoacido la cui sintesi è controllata da quell’operone. Quando la fornitura di quell’amminoacido era molto bassa, la traduzione ai codoni pertinenti della trascrizione era inibita. Questo processo ha permesso alla RNA polimerasi di procedere attraverso un sito che terminerebbe la trascrizione quando l’apporto dell’amminoacido in questione è elevato. L’attenuazione ha fornito un nuovo meccanismo per la regolazione dell’espressione genica basata sulla riduzione selettiva della trascrizione delle porzioni distali di un operone. Yanofsky ha spiegato che l’esistenza di due meccanismi—il sistema di repressione e l’attenuazione—per regolare la trascrizione dell’operone del triptofano potrebbe essere spiegata in termini di varie reazioni metaboliche che sono coinvolte nella biosintesi e nell’utilizzo del triptofano. Secondo Yanofsky, la combinazione dei due meccanismi regolatori ha permesso al batterio di riconoscere e rispondere in modo efficiente a eventi sia esterni che interni. Gli studi sulla triptofano sintetasi sono stati così fruttuosi che Yanofsky lo ha definito un ” enzima incantato.”
LOIS N. MAGNER
