Основоположники биотехнологии и биоинженерии: Уотсен, Крик, Берг, Корана, Эйвери, Баев, Шемякин, Овчинников, Бутенко

Однако самой обширной и наиболее перспективной областью биоорганической  химии, которой занимался М. М. Шемякин, были исследования белков, пептидов и  их производных. М. М. Шемякин и его  ученик Ю. А. Овчинников разработали  методы синтеза пептидов и депсипептидов  — соединений строения N—RCH—СО—О—R—СН—СО—NH—R—СН—СО—О—. Разработка основ химии депсипептидов  оказала влияние на развитие науки  о строении и функционировании биологических  мембран — мембранологии (4).

 

8. Овчинников Юрий Анатольевич

2 августа 1934 – 17 февраля 1988

 

Специалист в области биоорганической  химии и молекулярной биологии. В 1952 по окончании средней школы  в Красноярске поступил на химический факультет МГУ. В 1957, завершив учебу (руководитель проф. Ю.А.Арбузов), остался  на факультете аспирантом. Темой его  исследований стал синтез практически  важных антибиотиков тетрациклиновой  группы (в то время этот цикл работ  на факультете возглавлял член-корр. АН СССР М.М.Шемякин). С 1960 по 1988 работал в Институте химии природных соединений АН СССР (в 1974 переименован в Институт биоорганичекой химии им. М.М.Шемякина): младшим научным сотрудником, c 1963 – с.н.с., с 1970 – директор института. В 1961 защитил кандидатскую диссертацию, в 1966 ему была присуждена степень доктора химических наук за диссертацию «Исследования по химии депсипептидов». С 1972 – профессор МГУ и почти одновременно зав. лабораторией химии белка Института белка АН СССР. 
С 1970 – действительный член АН СССР. В 1974 - вице-президент АН СССР. С 1985 - генеральный директор Межотраслевого научно-технического биохимического объединения «Биоген».

В начале 1960-ых совместно с Шемякиным  исследовал антибиотики валиномицина и энниатинов А и В, принадлежащих  к классу депсипептидов – нетипичных пептидов (содержат помимо аминокислотных также оксикислотные остатки). Осуществлен  синтез, изучена связь между строением  и биологическими функциями. Установил  способность этих соединений к избирательному связыванию ионов металла. Валиномицин  связывает в растворе ионы калия, энниатины способны связывать катионы  практически всех щелочных и щелочно-земельных  металлов. Была установлена пространственная структура как свободных антибиотиков, так и комплексов их с ионами металлов (1963).В этих работах впервые были прослежены молекулярные истоки такого фундаментального биологического явления, как избирательный перенос ионов  металлов через мембраны; они стимулировали  создание новых мощных искусственных  ионофоров, определивших прогресс в  исследованиях ионного транспорта через биомембраны.

Этот цикл работ ученого был  отмечен Ленинской премией (1974, совместно с В.Т.Ивановым) (2).

В 1970-ые исследовал белковые соединения. Последовала серия работ по первичной  структуре аспартатаминотрансферазы свиньи, токсинов яда кобры, пчел и  скорпиона, леггемоглобина из клубеньков люпина, лейцин- и лейцин-излейцин-валин-связывающих белков, рибосомных белков и др. В итоге проведенных исследований более 20 структур было добавлено к международным банкам данных и атласам белковых структур. В середине 1970-ых начаты работы по определению первичной структуры ДНК-зависимой РНК-полимеразы кишечной палочки – ключевого фермента транскрипции. Определение структуры заложило фундамент для детального изучения механизма действия этого фермента. Были разработаны методы аффинного мечения фермента, прослежен «коридор» движения синтезируемой РНК внутри него; изучены детали взаимодействия РНК-полимеразы с промоторами.

В 1982 г. Овчинников за цикл работ по структуре и генетике РНК-полимеразы был удостоен Государственной премии СССР. 
Занимался проблемами фоторецепции. Установил амонокислотную последовательность бактериородопсина (1978), расшифровал структуру родопсина из сетчатки глаз быка (1981). Изучал топографию этих белков в нативных мембранах.

В конце 1970-ых возглавил работы по совершенствованию методов химического  синтеза и направленного мутагенеза ДНК по созданию микроорганизмов, продуцирующих  не свойственные им пептиды и белки. В итоге были созданы штаммы-продуценты опиоидного нейропептида лейцин-энкефалина (1979), проивовирусного и противоопухолевого белка интерферона a₂ человека (1981) и предшественника инсулина человека – проинсулина (1983). Интерферон a₂ явился первым продуктом генно-инженерной биотехнологии в СССР, дошедшим до стадии промышленного производства.

Последний цикл его работ был  посвящен исследованиям самой распространенной в животном мире системы активного  транспорта ионов – фермента Na+, K+ - транспортирующей аденозинтрифосфатазы и родственных ей белков. В 1985-86 установил  первичную структуру Na+,K+-АТРазы. Установил  также строение протяженного участка  генома человека, кодирующего аналогичный фермент в человеческом организме. В нашей стране это был первый пример расшифровки структуры участка генома человека, несущего полную информацию о строении белка (3).

9. Раиса Георгиевна Бутенко

13 сентября 1920 – 26 марта 2004

 

Родилась в г. Белом Смоленской области. Окончила Московскую сельскохозяйственную академию им. К.А. Тимирязева (ТСХА) (1942). Доктор биологических наук (1963), профессор (1971), академик ВАСХНИЛ (1988). Видный ученый в области физиологии растений и биотехнологии. Работала агрономом в совхозе ХОЗУ МВД УзССР (1942–1944). Аспирант ТСХА (1944–1947). Младший, старший научный сотрудник, зав. лабораторией культуры тканей и морфогенеза, зав. отделом биологии клетки и биотехнологии (1947–1996), главный научный сотрудник (1996–2004) Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева.

Является основоположником школы  биологии растительной клетки в России. Впервые в СССР широко и систематически развернула работы по культуре тканей, клеток и протопластов растений. Одна из первых осуществила регенерацию  целого растения из отдельной изолированной  клетки. Изучила процессы индукции и дифференциации растений из отдельных  тканей, заложила основы молекулярной биологии культивируемых клеток растений. Является создателем ряда клеточных  технологий для ускорения и облегчения селекционного процесса и быстрого клонального микроразмножения новых  сортов и оздоровленного посадочного  материала растений; ряда линий женьшеня и диоскореи из клеточных культур, выращиваемых глубинным способом. Соавтор  научного открытия: “Явление двуродительского наследования генных детерминант цитоплазмы при парасексуальной гибридизации (слиянии) соматических клеток растений”. Под ее руководством созданы Всероссийская  коллекция клеточных культур  и Криобанк растительных объектов.

Открыла явление соматического  эмбриогенеза в суспензии клеток моркови (1958) и женьшеня (1964); открыла  эффект кинетина и фотопериода в  индукции клубнеобразования у картофеля in vitro (1964); установила идентичность биологической  активности корня женьшеня и культивируемых in vitro клеток женьшеня (1965); получила первые в мире сомаклональные варианты растений (в соавт., 1967); получила парасексуальную  гибридизацию у табака и доказала двуродительское наследование цитоплазматических генов (в соавт., 1975); разработала  методы криосохранения клеток и тканей моркови и других растений (в соавт., 1978, 1982); получила межвидовый соматический гибрид картофеля с переносом  устойчивости к Y-вирусу от дикого к  культурному виду (в соавт., 1979) (7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были рассмотрены биографии основоположников биотехнологии и биоинжененрии  и важные для развития этих наук открытия.

Так Эйвери доказал, что носителем генетической информации является молекула ДНК. Работы Уотсона, Крика и Уилкинса стали первым толчком к созданию новой области науки – генной инженерии, которая разрабатывала способы направленного воздействия на генетический код, восстановления его поврежденных участков или создания новых сочетаний для синтеза белков заданной структуры. Достижения этой науки используются и для синтеза необходимых гормонов (например, инсулина), ферментов и пищевых белков.

Расшифровка структуры ДНК стала  одним из самых крупных открытий в истории науки. Теперь, в начале 21 в., развитие биологии видится отчетливо  делящимся на два периода –  до и после двойной спирали. Она  стала водоразделом, после которого молекулярный подход быстро проник во все области биологии. Это открытие позволило лучше понять такие  проблемы, как взаимодействие наследственности и внешней среды, мутации и  их последствия для синтеза белка, и, главное, приблизило человечество к  пониманию самого происхождения  жизни.

Технология получения рекомбинантных молекул ДНК, разработанная Бергом и его коллегами, позволила не только оперировать генами для создания новых фармацевтических средств, таких, как интерферон и гормоны роста, но и впервые так глубоко проникнуть в молекулярную биологию высших организмов.

Хар Корана расшифровал генетический код.

Баев первым в Советском Союзе и одним из первых в мире осуществил структурно-функциональное изучение нуклеиновых кислот (РНК и ДНК). участвовал в выделении и изучении гормона роста человека. Являлся автором и руководителем научно-исследовательской программы по изучению генома человека.

Синтезировать антибиотики химически  было очень дорого или вообще невероятно трудно, почти невозможно (недаром  химический синтез тетрациклина советским учёным академиком М. М. Шемякиным считается одним из крупнейших достижений органического синтеза). И тогда решили для промышленного производства лекарственных препаратов использовать микроорганизмы, синтезирующие пенициллин и другие антибиотики. Так возникло важнейшее направление биотехнологии, основанное на использовании процессов микробиологического синтеза.

А синтезированный  Овчинниковым интерферон a₂ явился первым продуктом генно-инженерной биотехнологии в СССР, дошедшим до стадии промышленного производства.

Открытия Бутенко дали развитие клеточной биотехнологии и биоинженерии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

1. Бутенко. Жизнь клетки вне организма. — М.: Знание, 1975. — 64 с. — (Новое в жизни, науке, технике. Сер. Биология; № 8/1975)
2. Иванов В. Т. Очерк научной деятельности академика Ю.А.Овчинникова (1934-1988) . — М.: Знание, 1996. — 120 с. 
3. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992.
4. Овчинников Ю. А. Избранные труды. Химия жизни. — М., Наука, 1990. — С. 5-15.
5. Овчинникова Т. В. Юрий Анатольевич Овчинников (1934-1988) // МГУ им. М.В.Ломоносова. Судьбы творцов российской науки. — М., 2002. — С. 196-205.
6. Овчинников Юрий Анатольевич // Биологи. Биогр. спр. — Киев, 1984. — С. 464-465.
7. Торгашев А.. Джеймс Уотсон: никогда не работайте из расчета стать номером десять // Перевод лекции Джеймса Д. Уотсона «ДНК и мозг: в поисках генов психических заболеваний» на сайте «Лига свободных городов». — 24 июля 2008 г.
8. Шемякин М. М.    Химия и биология: на стыке двух наук: избранные труды /  ; [отв. ред. В.Т. Иванов]; Ин-т биоорган. химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН. - М.: Наука, 2006. - 264 с
9. Some Recent Developments in the Chemistry of Phosphate Esters of Biological Interest. New York-London, 1961.
10. W. J. Moore. Schrödinger: Life and Thought — Cambridge: University Press, 1989.
11. http://www.livelib.ru/author/226781
12. http://www.nobeliat.ru/laureat.php?id=756
13. http://persona.rin.ru/view/f/0/17667/krik--frensis
14. http://www.warheroes.ru/hero/hero.asp?Hero_id=9206
15. http://www.bookscience.ru/izdaniya/index/shemaykin.php
16. http://about-msu.ru/next.asp?m1=person1&type
17. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_biography