Avances en biología molecular
En 1871, Lankester propuso que el descubrimiento y análisis de las diferencias químicas y moleculares entre diferentes especies de organismos es más importante que el estudio comparativo de la morfología general a la hora de determinar las relaciones filogenéticas. Posteriormente, la creación del "Journal of Biological Chemistry" en laboratorios fisiológicos y químicos de Alemania y Estados Unidos impulsó el desarrollo de la bioquímica. Cuando la bioquímica profundizó en el estudio de las macromoléculas biológicas, Weaver utilizó por primera vez el término biología molecular en su informe a la Fundación Rockefeller en 1938. "Entre las investigaciones apoyadas por la fundación, hay una serie de campos relativamente nuevos que pueden denominarse biología molecular...", escribe. Un año después, Astbury, que estudiaba la estructura de las proteínas, utilizó el término y se volvió cada vez más común. Especialmente después de que Watson y Crick publicaran su famoso artículo "La estructura del ácido desoxirribonucleico" en 1953, el descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN promovió la combinación de genética, bioquímica y biofísica, y promovió la formación de la biología molecular y el rápido desarrollo. llevar las ciencias biológicas a la era de la investigación a nivel molecular de manera integral, lo que constituye un hito importante en la historia del desarrollo de las ciencias biológicas. En 1956, el Consejo de Investigación Médica de Cambridge tomó la iniciativa de establecer un laboratorio de biología molecular. En 1959 se fundó el Journal of Molecular Biology. En 1963 se creó la Organización Internacional de Biología Molecular Europea. Como resultado, la biología molecular se ha convertido en una nueva disciplina independiente, que promueve el rápido desarrollo de las ciencias de la vida y se ha convertido en un campo importante de la investigación de las ciencias naturales modernas.
En la formación y desarrollo de la biología molecular, hubo muchos descubrimientos y eventos importantes, como los siguientes:
1864: Hooper-Seller cristalizó y recibió el nombre de hemoglobina.
1869: Mieseher aisló el ADN por primera vez.
1871: Lankester propuso por primera vez el descubrimiento y análisis de las diferencias químicas y moleculares entre distintas especies de organismos, y determinó el sistema.
La relación entre unidad y ocurrencia es más importante que el estudio comparativo de la forma general.
1926: Sumaer obtuvo cristales de ureasa a partir del extracto de frijol espada y demostró que este cristal proteico tiene actividad catalítica. Ese mismo año, Swedberg construyó la primera centrífuga de ultra alta velocidad para análisis y la utilizó para determinar que el peso molecular relativo de la hemoglobina era aproximadamente 6,8X104.
1931: Pauling publica su primer artículo sobre las características de los enlaces químicos, explicando en detalle los enlaces covalentes.
Regularidad. Posteriormente se estableció la teoría de la mecánica cuántica que trata de las moléculas biológicas.
1934: Bernal y Crowfoot publicaron el primer patrón detallado de difracción de rayos X de cristales de pepsina.
1941: Astbury obtiene el primer patrón de difracción de rayos X del ADN.
1944: Avery proporciona evidencia de que el ADN, no las proteínas, transporta información genética durante la transformación bacteriana. Los experimentos han demostrado que el ADN es el elemento básico para transformar los neumococos de tipo R no virulentos en patógenos de tipo S. Ocho años después, en 1952, Hershey y Chase utilizaron tecnología de rastreo de isótopos para demostrar que el fago T2 infectaba a E. coli principalmente, el ácido nucleico ingresaba a la bacteria, mientras que la proteína de la cubierta viral permanecía fuera de la célula. Los experimentos de reconstrucción del virus del mosaico del tabaco muestran que las características de las proteínas virales están determinadas por el ARN, es decir, el material genético es ácido nucleico en lugar de proteína. En este punto, el ADN es generalmente aceptado como material genético.
1950: Chargaff anuló la teoría de los tetranucleótidos utilizando datos precisos sobre la composición de bases del ADN de diferentes fuentes, y propuso la ley de Chargaff, es decir, la composición de bases del ADN tiene una ley común, es decir, el número de timina El contenido molar siempre es igual al contenido molar de adenina, y el contenido molar de citosina siempre es igual al contenido molar de guanina, es decir, [a] = [t] y [g] = [c].
1951: Pauling y Corey aplicaron la teoría de la cristalografía por difracción de rayos X para estudiar la estructura espacial fina de aminoácidos y péptidos, y propusieron dos teorías periódicas de la estructura polipeptídica, a saber, la teoría de la hélice α y la teoría de la hoja B.
1953: Este fue el primer año de una nueva era en las ciencias de la vida.
El hito fue la publicación del famoso artículo "La estructura del ADN" de Watson y Crick. Basándose en los resultados de la investigación de difracción de rayos X de Franklin y Wilkins, dedujeron el modelo de estructura de doble hélice del ADN, abriendo una nueva era en la ciencia biológica. Ese mismo año, después de 8 años de investigación, Sanger completó el análisis de la secuencia de aminoácidos de la primera proteína, la insulina.
Posteriormente, Gamnow estudió teóricamente las reglas de codificación del código genético en 1954; en 1956, Volkin y Astrachan descubrieron el ARNm (este nombre no se utilizaba en ese momento); en 1958, Hoagland et al. Papel del ARNt en la síntesis de proteínas. Meselson y Starr utilizaron isótopos y ultracentrifugación para demostrar la replicación semiconservadora del ADN. Crick propuso un dogma central de transmisión de información genética.
1960: Marmur y Dory descubrieron la renaturalización del ADN, confirmando la especificidad y confiabilidad de las reacciones de hibridación de ácidos nucleicos; Rich demostró que las moléculas híbridas de ADN-ARN están relacionadas con la transferencia de información entre ácidos nucleicos, siendo pioneros en la práctica. Aplicaciones de los ácidos nucleicos. Al mismo tiempo, en el estudio de las estructuras de las proteínas, Kendrew et al. obtuvieron una estructura de mioglobina con una resolución de 0,2 nm y Perutz et al.
1961: Este fue un año extraordinario para el desarrollo de la biología molecular. Jacob y Monod propusieron la teoría del operón y publicaron un artículo sobre el mecanismo de regulación genética en la síntesis de proteínas, considerado uno de los artículos clásicos de la biología molecular. Ese mismo año, Brenner et al. obtuvieron evidencia de ARNm; Hall y Spiegelman demostraron que el ADN de T2 y el ARN específico de T2 tienen una secuencia complementaria. Crick y otros demostraron la universalidad del código genético.
1962: Arber aporta las primeras pruebas de la existencia de enzimas de restricción, lo que lleva a la posterior purificación de esta clase de enzimas.
Nathans y Smith lo aplicaron al mapeo y análisis de secuencias de ADN.
1965: Holley et al. utilizaron el método de superposición para determinar la estructura primaria del alanil-ARNt de levadura por primera vez, sentando las bases para una investigación extensa y profunda sobre la estructura de orden superior del ARNt. .
1967: Gellert descubre la ADN ligasa, que une fragmentos de ADN con extremos pegajosos o romos idénticos. Ese mismo año, Philips y sus colegas determinaron la estructura tridimensional de la lisozima con una resolución de 0,2 nanómetros.
1970: Temin y Baltimore descubren la transcriptasa inversa casi simultáneamente, confirmando la "pre-" propuesta por Temin en 1964.
Hipótesis del virus. Tras la infección con el virus del sarcoma de Louder (RSV), se produjo el primer provirus de ADN que contenía toda la información genética del genoma del virus ARN, y la descendencia se sintetizó utilizando como ADN el virus anterior. una plantilla. El ARN viral. La transcriptasa inversa se ha convertido en una herramienta importante en la investigación de la biología molecular. 1972 ~ 1973: Llegó la era del ADN recombinante. Berg, Boyer y Cohen crearon la tecnología de clonación de ADN y la construyeron in vitro. , el método de transferencia para separar fragmentos de ADN; Gruustein y Hogness establecieron un nuevo método para clonar genes específicos; O'Farrell inventó un método para analizar proteínas mediante electroforesis bidimensional, creando importantes condiciones técnicas para el desarrollo profundo de la biología molecular. et al. informó.
1976: Bishop y Varmus descubrieron que el oncogén de los virus tumorales animales proviene de genes celulares (es decir, el protooncogén). Gene; Sanger, Wujisheng Group y Gilbert crearon "métodos enzimáticos" y "químicos" para determinar secuencias de ADN, lo que marcó la llegada de una nueva era en la investigación de la biología molecular.
1979: Solomon y Bodmore propusieron por primera vez que. al menos 200 polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (RFLP) podrían servir como base para vincular todo el mapa del genoma humano. 1980: Wigler et al. se introdujeron genes sexuales en células de mamíferos; Cohen y Boyer obtuvieron patentes estadounidenses para tecnología de clonación.
1981: Cech et al. descubrieron el efecto de autoempalme del precursor de ARNr Tetrahymena 26S, y posteriormente demostraron que la secuencia de inserción (IVS) en el precursor tiene la actividad de cinco enzimas. Casi al mismo tiempo, Altman demostró a partir de la RNasa P purificada que el ARN de la RNasa P es un catalizador para la maduración de los precursores del ARNt. El descubrimiento del ARN catalítico (ribozima) impulsó el rápido desarrollo de la investigación del ARN.
1982: Prusiner et al. descubren priones en el cerebro de hámsters infectados con prurito.
1983: Herrera-Estrella y otros transformaron con éxito células vegetales utilizando el plásmido Ti como vector transgénico.
1984: McGinnis et al. descubren genes homeobox en Drosophila y Xenopus laevis.
Secuencia de nucleótidos; Schwartz y Cantor inventaron la electroforesis en gel de gradiente pulsado; Simons y Kleckner descubrieron el ARN antisentido.
1985: Zhai Si y otros inventaron la reacción en cadena de la polimerasa (PCR); Sinsheimer propuso por primera vez el sistema de mapeo del genoma humano.
Haga un plan; Smith et al. informaron el uso de etiquetas fluorescentes en lugar de etiquetas isotópicas en la secuenciación de ADN; Miller et al.
1986: Dryja et al. descubrieron que el gen del retinoblastoma (Rb) es un gen supresor de tumores; Robin et al. confirmaron la estructura de hélice en ángulo de las proteínas de unión al ADN mediante cristalografía de rayos X.
1987: Mirkin y otros descubrieron que el ADN de triple cadena se encuentra en la solución ácida de un plásmido; Burke y otros clonaron una gran sección de ADN utilizando el cromosoma artificial de levadura (YAC) como vector. Hoffman et al. confirmaron que el producto proteico de las lesiones de atrofia muscular de Dnchenne es la distrofina. Hooper et al. y Kuehn et al. respectivamente han logrado grandes avances en el uso de células basales embrionarias para la manipulación transgénica de embriones de mamíferos.
1988: En el proceso de estudio de CyC3 (proteína reguladora del gen del citocromo C), productos oncogénicos (MyC, V-jun, V-fos) y CBP (proteína de unión a la caja CCAAT), Landsehalz et al. la periodicidad de la secuencia de leucina en la región de unión y propuso el modelo de estructura de cremallera de leucina de las proteínas de unión al ADN. En el mismo año, Whyfe et al demostraron que la aparición de cáncer es el resultado de la activación de oncogenes y la inactivación de. genes supresores de tumores.
1989: Greider et al. descubrieron por primera vez que la telomerasa es una transcriptasa inversa que utiliza ARN endógeno como plantilla en protozoos ciliados; Hiatt et al.
1990: Se lanzó oficialmente el Proyecto Genoma Humano (PGH); Simpson y otros descubrieron una pequeña molécula de ARN (ARN guía) que puede guiar la edición de precursores de ARNm. Sinclair et al. descubrieron un nuevo gen determinante del sexo, el gen SRY, en el cromosoma Y humano.
1991: 147 científicos de 35 laboratorios de 17 países organizados por la Comunidad Europea (CE) completaron la secuenciación de 315kb del primer cromosoma completo (cromosoma 3 de levadura) mediante secuenciación manual. Hake et al. informaron por primera vez del descubrimiento de genes que contienen homeoboxes en plantas. Blackburn et al. propusieron que la fórmula general del ADN monocatenario que regula las secuencias de polimerización es (T/A)mGn, m = 124, n = 1 ~ 8], que puede formar una estructura cuádruple intramolecular o intermolecular para estabilizar los cromosomas. .
1993: Jurnak et al. descubrieron una nueva estructura proteica (hélice B paralela); mientras estudiaban la pectato liasa, descubrieron una proteína implicada en la regulación de la apoptosis en células de mamíferos y la proteína IL-1B. enzima convertidora (ICE) con efecto de escisión.
1994: Científicos japoneses publicaron un mapa genético del genoma del arroz en Nature Genetics. Wilson esperó tres años.
La medición continua de 2,2 Mb en el cromosoma 3 de C. elegans se completó a tiempo, marcando la llegada de la era de la secuenciación de ADN a escala de un millón de bases.
1995: Cuenoud et al. descubrieron que el ADN tiene actividad enzimática; Tu et al. descubrieron el ARN RNA-10 Sa con doble función de transporte y mensajero en E. coli.
1996: Lee et al. Se informó por primera vez que el fragmento de aminoácido en el factor de transcripción de levadura GCN4 puede catalizar automáticamente la síntesis de péptidos autorreplicantes. Hong Guofan y otros utilizaron la estrategia de "anclaje de huellas dactilares" para construir un mapa físico de alta resolución; del genoma del arroz, con un fragmento de ADN de 120 kb de longitud. Goffeau et al. completaron la determinación de la secuencia completa del ADN genómico de la levadura (1,25X10 7pb).
1997: Willmut y otros obtuvieron con éxito una oveja clonada - Dolly); por primera vez, se utilizó el material genético de células somáticas de oveja adulta sin fertilización. Willard y otros construyeron cromosomas humanos (HACS) para la oveja. por primera vez; Salishury et al. descubrieron una nueva forma de estructura del ADN: cuatro combinaciones dominantes, que pueden ser una forma de conectar el ADN durante el intercambio de genes.
1998: Renard y otros obtuvieron una vaca clonada, Magaliffe, mediante manipulación de células somáticas, demostrando una vez más que mamíferos genéticamente idénticos pueden clonarse a partir de células somáticas. GeneBank anunció el último "Gene Map 98" humano; representa 30.181 información de ubicación de genes; Venter propuso una nueva estrategia para el proyecto del genoma humano: la secuenciación aleatoria de todo el genoma y el secuenciador de electroforesis capilar comenzó a funcionar.
Se puede ver en el desarrollo de la biología molecular mencionado anteriormente que la investigación centrada en los ácidos nucleicos en el siglo XX promovió el desarrollo en profundidad de la biología molecular. La estructura de doble hélice en la década de 1950, la teoría del operón en la década de 1960, la recombinación del ADN en la década de 1970, la tecnología de la PCR en la década de 1980 y la secuenciación del ADN en la década de 1990 fueron hitos que llevaron las ciencias biológicas a un mundo que iba desde lo macro a lo micro. macro, de la era del análisis a la síntesis.