획기적인 발생학자인 도널드 D. 브라운(1931년)

Jul 09, 2023

Susan A. Gerbi는 로드아일랜드 주 프로비던스에 있는 브라운 대학교의 생화학과 조지 이글스턴 교수입니다. 그녀는 1960년대 후반 코네티컷 주 뉴헤이븐에 있는 예일 대학교에서 Joseph Gall과 함께 대학원생이었을 때 Don을 처음 만났습니다. 1993년에 그녀는 Don의 뒤를 이어 ASCB 회장이 되었습니다.

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크레딧: 카네기 과학 연구소

돈 브라운(Don Brown)의 실험은 수정란이 어떻게 성체 유기체로 발달하는지에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으켰습니다. 분자생물학, 발생학, 생화학의 접점에 대한 그의 연구는 발생생물학의 초점을 현미경을 통한 해부학적 관찰에서 유전자와 그 조절에 대한 기계론적 연구로 전환하는 데 중요한 역할을 했습니다. 분리된 유전자에 대한 브라운의 초기 연구는 유기체의 유전자를 직접 변형하는 것이 가능해지면서 재조합 DNA의 출현으로 이어졌습니다. 이는 또한 표적 유전공학의 기초를 제공했습니다.

오하이오주 신시내티에서 태어난 브라운은 뉴햄프셔주 하노버에 있는 다트머스 대학에서 학사 학위를 취득했고, 일리노이주 시카고 대학 의과대학에서 의학 및 석사 학위를 취득했습니다. 그는 제임스 왓슨(James Watson)과 DNA 구조에 관한 프란시스 크릭(Francis Crick)의 고전적인 1953년 네이처 논문에 대한 저널 클럽 토론 이후 연구 분야의 경력을 선택했습니다. 배아가 어떻게 발달하는지에 매료된 브라운은 발달 과정에서 DNA의 역할에 초점을 맞추기로 결정했습니다.

루이지애나주 뉴올리언스에 있는 자선병원에서 1년, 메릴랜드주 베데스다에 있는 국립보건원에서 2년 동안 인턴으로 일한 후, 브라운은 파리의 파스퇴르 연구소에서 박테리아의 유전자 조절을 연구하면서 성장기 1년을 보냈습니다. 이곳은 분자생물학 분야가 탄생한 곳입니다. 그는 미래의 노벨상 수상자 Jacques Monod, François Jacob 및 André Lwoff가 이끄는 점심 시간 토론에 자극을 받았습니다.

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1961년 브라운은 미국으로 돌아와 메릴랜드 주 볼티모어에 있는 카네기 연구소의 발생학과 최초의 생화학자로 합류했습니다. 그는 2005년 은퇴할 때까지 그곳에 머물렀고, 1976년부터 1994년까지 이사로 활동했으며, 그 기간 동안 이 부서는 세계적으로 유명해졌습니다.

카네기대학에서 그는 아프리카발톱개구리(Xenopus laevis)를 사용하여 배아 발달의 분자적 기초를 탐구하기로 결정했습니다. 유전자 발현의 첫 번째 단계에서는 DNA의 일부가 전사를 통해 복사되어 RNA를 생성합니다. 다음 단계에서는 리보솜(리보솜 RNA, rRNA 포함)이 단백질 합성을 위한 세포 공장 역할을 합니다. 영국의 발생생물학자인 John Gurdon과 함께 Brown은 핵소체(세포 핵 내부의 구형 구조)가 없는 Xenopus 돌연변이가 rRNA를 만들지도 않고 rRNA 유전자도 갖지 않는다는 사실을 발견했습니다. 따라서 핵소체는 리보솜의 rRNA 구성 요소를 만듭니다.

그는 또한 수천 개의 핵소체가 있는 난소의 건강한 Xenopus 난자(난모세포)에 rRNA 유전자의 추가 사본이 있다고 추론했습니다. '유전자 증폭'에 대한 이러한 발견은 1968년에 중요한 논문으로 발표되었습니다(DD Brown 및 IB Dawid Science 160, 272–280; 1968). 미국의 세포 생물학자인 Joseph Gall은 같은 해에 비슷한 결과를 독립적으로 보고했습니다. 이 발견은 유기체의 모든 세포가 일정한 양의 DNA를 가지고 있다는 생각에 도전했습니다. 이제 유전자 증폭이 암의 특징이 될 수 있다는 것도 인식되고 있습니다. Brown의 1968년 연구에는 DNA 복제 이전에 유전자 분리가 포함되었으며 Xenopus 난모세포에서 증폭된 대량의 rRNA 유전자가 원심분리를 통해 정제되었습니다. 이것은 유전자가 정제된 최초의 사례였으며, 다른 사람들은 이 물질을 사용하여 최초의 진핵생물 유전자를 복제함으로써 재조합 DNA 시대를 열었습니다.

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다음으로 Brown은 리보솜의 또 다른 구성 요소인 5S RNA에 대한 유전자 활동의 조절을 탐구했습니다. 1979년에 그는 뉴햄프셔 주 앤도버에서 열린 발달 생물학에 관한 고든 회의에 참석하여 자신의 발견을 발표했습니다. 오프닝 사교 행사에서 브라운의 결과에 대한 소문이 들불처럼 퍼졌습니다. 며칠 후 그가 연설을 했을 때 청중에 있는 모든 사람들은 이미 요점을 알고 있었습니다. 유전자 활동은 이전처럼 유전자 이전이 아니라 5S RNA 유전자의 중간에 있는 '내부 제어 영역'에 의해 제어된다는 것입니다. 예상되는.