Marshall Nirenberg: il primo ricercatore a decifrare il codice genetico

Biografia

Marshall Warren Nirenberg (Fig. 1) nacque a New York City il 10 aprile 1927, figlio di Harry e Minerva Nirenberg. Fin dall’infanzia si dimostrò interessato alle discipline scientifiche, in particolare all’ornitologia. Difatti, si laureò in scienze naturali all’Università della Florida nel 1948 per poi continuare, presso la stessa università, gli studi in zoologia.

Fotografia di Mashall Nirenberg
Figura 1 – Marshall Warren Nirenberg, Premio Nobel per la Medicina nel 1968 (fonte: Los Angeles Times)

Durante tale periodo si è interessò alla biochimica, quindi proseguì gli studi in questo campo conseguendo il dottorato di ricerca presso il Dipartimento di Chimica Biologica dell’Università del Michigan.

Dal 1957 al 1959 ottenne una formazione post-dottorato presso il National Institutes of Health (NIH) come membro dell’American Cancer Society. L’anno successivo gli fu offerta una borsa di studio del servizio sanitario pubblico e nel 1960 divenne ricercatore biochimico nello stesso istituto.

Nel 1961 sposò Perola Zaltzman, una collega dell’Università del Brasile, e nel 1962 divenne capo della Sezione di Genetica Biochimica presso l’Istituto Superiore di Sanità.

Al di fuori del lavoro scientifico, durante tutta la sua carriera Nirenberg dimostrò il suo sostegno in favore di moltissime cause umanitarie e ambientali, esprimendo anche la propria opinione sulle questioni politiche più rilevanti. Nel 1981, Nirenberg fu tra degli ottanta Premi Nobel che pubblicarono il “Manifesto Against Hunger”, chiedendo a gran voce la fine della fame nel mondo.

Morì a New York, nel gennaio del 2010, a causa di un tumore.

Focus: l’interpretazione del codice genetico e la definizione del meccanismo di sintesi proteica

Marshall W. Nirenberg è considerato uno dei maggiori biologi molecolari del nostro tempo.

Dal 1960, prima come ricercatore presso l’American Cancer Society e poi come capo della Sezione di Genetica Biochimica dell’ISS, Nirenberg riuscì a stabilire la corrispondenza tra codice genetico e codice amminoacidico. Gli studi che portò avanti posero le basi per l’identificazione della relazione fra tutte le possibili triplette di basi e gli amminoacidi che formano le proteine.

Nel 1961, Nirenberg e il tedesco J. Heinrich Matthaei (Fig. 2), con l’esperimento pubblicato su Proceedings of the National Academy of Science, dimostrarono come un filamento di mRNA sintetico, composto solo da uracile, fosse in grado di dirigere la sintesi proteica, determinando la produzione di una proteina, la polifenilalanina. Fu proprio questo studio a rivelare, per la prima volta, una parziale decodifica del codice genetico e a mettere in luce il ruolo del RNA all’interno del meccanismo di sintesi proteica.

Negli anni successivi, Nirenberg e il suo team decifrarono l’intero codice genetico accoppiando amminoacidi a triplette di nucleotidi sintetici. Ciò permise di mettere in luce una delle caratteristiche più importanti del codice genetico, la ridondanza, secondo la quale un amminoacido può essere codificato da più codoni. Inoltre, si riuscì ad evidenziare la presenza di codoni di stop, utilizzati dei “segni di punteggiatura” nei messaggeri per indurre la terminazione della catena proteica. Infine, Nirenberg dimostrò che, con alcune eccezioni, il codice genetico è comune a tutti gli organismi viventi (per questo viene definito universale).

Nirenberg e Matthaei al lavoro sulla decifrazione del codice genetico
Figura 2 – i ricercatori M. Nirenberg e J. H Matthaei nel 1961 (fonte: National Library of Medicine)

Contributo scientifico

Il contributo che Marshall Nirenberg ha donato alla scienza, non è però ascrivibile soltanto alle importanti scoperte negli ambiti della genetica e della biologia molecolare.

A partire dal 1965, infatti, Nirenberg entrò nel campo della neurobiologia. Il suo scopo era analizzare un ulteriore flusso di informazioni, diverso rispetto a quello DNA-RNA-proteina, cioè quello che coinvolgeva il sistema nervoso. Per molto tempo, Nirenberg cercò di applicare le conoscenze ottenute dallo studio del codice genetico al campo neurobiologico, ma nessuna delle sue considerazioni fu mai oggetto di pubblicazione.

Dal 1967, per circa dieci anni, Nirenberg si dedicò allo studio del neuroblastoma, un tumore maligno, comune in età infantile, che colpisce le cellule del sistema nervoso simpatico. In questo contesto, Nirenberg fu tra i primi neurobiologi ad utilizzare colture cellulari in vitro per i suoi studi. Ciò gli permise sia di studiare nel dettaglio l’evoluzione del tumore, ma anche di analizzare i singoli neuroni, le loro caratteristiche e le loro interazioni con i neurotrasmettitori.

Grazie al successo della sua attività di ricerca, tra gli anni ’70 e ’80, Nirenberg (Fig. 3) divenne un pioniere della neurobiologia. Lo studio di colture cellulari in vitro venne espanso a studi di regolazione ormonale e crescita neuronale.

Marshall Nirenberg negli anni 70
Figura 3 – Nirenberg, nel 1975, alle prese con la lettura di dati in laboratorio (fonte: Digital Collections – National Library of Medicine)

Infine, negli ultimi anni della sua carriera da ricercatore, cercò di rispondere alle domande sullo sviluppo del sistema nervoso rimaste incompiute. Quindi si dedicò allo studio del genoma di Drosophila e, in particolare, ai geni homeobox. Questo gruppo di geni, infatti, è altamente conservato negli organismi pluricellulari, dove va a regolarne lo sviluppo.

Riconoscimenti

Marshall Nirenberg è ricordato soprattutto per il Premio Nobel alla Medicina, ottenuto nel 1968 e condiviso con Robert Holley ed Har Gobind Khorana, per il loro ruolo sulla decifrazione del codice genetico.

Oltre il Nobel, ha ottenuto molto lauree ad honoris presso diverse università. Tra le tante, ricordiamo l’Università del Michigan, la Yale University, l’Università di Chicago, l’Università di Windsor e l’Università di Harvard.

Altri riconoscimenti includono: il Molecular Biology Award, della National Academy of Sciences (1962); il Premio Paul Lewis in chimica degli enzimi, della American Chemical Society (1964); la Medaglia Nazionale della Scienza (1965); il Premio della società di ricerca (1966) e la Benjamin Franklin Medal (1968).

Fonti

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