Werner Arber e la scoperta degli enzimi di restrizione

Biografia

Werner Arber (3 giugno 1929, Grรคnichen) (Fig. 1) รจ un genetista e microbiologo svizzero. รˆ noto per aver contribuito alla scoperta delle prime endonucleasi di restrizione, la quale gli ha permesso di vincere il Premio Nobel nel 1978.

La carriera di Arber ha preso avvio con lo studio della chimica e della fisica presso l’ETH di Zurigo, proseguendo con il dottorato di ricerca nell’Universitร  di Ginevra nel 1958.

Dopo aver condotto studi presso l’Universitร  della California del Sud, Arber diventa capogruppo all’Universitร  di Ginevra nel 1960 e poi professore di Genetica Molecolare nel 1965.

Dal ’71 al ’96 Arber รจ stato professore di microbiologia molecolare al Biozentrum dell’Universitร  di Basilea, di cui รจ stato rettore per due anni. Per molto tempo รจ stato membro e vicepresidente del Consiglio scientifico svizzero e dal 1996 al 1999 presidente del Consiglio internazionale delle scienze ICSU.

Dal 1981 Werner Arber รจ membro della Pontificia Accademia delle Scienze, di cui รจ stato anche presidente per sei anni. Come cristiano riformato protestante, Werner Arber รจ quindi il primo presidente dalla fondazione non appartenente alla Chiesa Cattolica Romana.

Nel 2019 Werner Arber ha compiuto 90 anni e per l’occasione il Biozentrum dell’Universitร  di Basilea ha organizzato un simposio scientifico.

Fotografia ritraente Werner Arber
Figura 1 – Werner Arber (fonte: Matthew Lee)

Focus: le endonucleasi di restrizione come meccanismo di difesa dei batteri

Negli anni ’60, Arber e i suoi colleghi hanno individuato l’abilitร  di alcuni ceppi batterici di inibire l’attivitร  dei batteriofagi. Tale propensione รจ stata attribuita alla presenza di enzimi di restrizione o endonucleasi, capaci di riconoscere le molecole di DNA estraneo e attaccarle.

Le endonucleasi (Fig. 2) sono dette forbici molecolari, proprio perchรฉ sono in grado di rompere il DNA in corrispondenza o nelle vicinanze di siti di riconoscimento specifici. Questi siti corrispondono a gruppi di basi che vengono riconosciuti e successivamente tagliati dall’enzima. Spesso sono costituiti da due successioni della stessa sequenza disposta in direzioni opposte, per questo sono detti siti palindromici.

Meccanismo di azione di EcoRI
Figura 2 – schema di azione di un enzima di restrizione (Fonte: microbenotes.com)

A seconda che il taglio avvenga all’interno o all’estremitร  della molecola di DNA, gli enzimi vengono distinti in endonucleasi ed esonucleasi. Inoltre, il taglio puรฒ generare estremitร  piatte o protrudenti.

La scoperta degli enzimi di restrizione ha posto le basi per quelle che sono le tecniche del DNA ricombinante, sfruttate in molteplici campi.

Contributo scientifico

Oltre allo studio dei meccanismi di difesa batterici, nel corso della sua carriera Werner Arber ha anche approfondito il ruolo degli enzimi nei processi di mutagenesi spontanea e ricombinazione. Esistono, infatti, una serie meccanismi in cui si ha la riorganizzazione del materiale genetico. Tali processi coinvolgono gli enzimi e permettono l’evoluzione biologica orizzontale.

Sulla base delle conoscenze sui meccanismi molecolari accumulate nei lunghi anni di carriera, Arber ha postulato una teoria dellโ€™evoluzione molecolare.

Secondo questa teoria i prodotti genici contenuti nel genoma sono coinvolti nell’induzione o nella limitazione della variabilitร  genetica, senza perรฒ influire in maniera diretta sull’evoluzione.

Arber ha approfondito questa teoria nelle sue pubblicazioni piรน recenti.

Riconoscimenti

Il riconoscimento piรน importante ottenuto da Arber รจ sicuramente il Premio Nobel per la Medicina del 1978, vinto insieme ai colleghi Daniel Nathans e Hamilton Smith.ย 

Oltre ciรฒ, nel corso della sua carriera, ha ricevuto numerosi premi tra cui: l’European Molecular Biology Organization, nel 1964); l’European Academy of Arts, Sciences and Humanities, nel 1981; il Foreign Associate of the National Academy of Sciences e il Foreign Honorary Member of the American Academy of Arts and Sciences, entrambi nel 1984.

Dal 1989 agli anni 2000 รจ stato membro del Swiss Science Council (SSC), cosรฌ come di altre istituzioni scientifiche internazionali. Werner Arber ha inoltre ottenuto diverse lauree ad honoris presso le universitร  della Southern California, di Los Angeles, di Strasburgo e della Las Palmas de Gran Canaria.

Fonti

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