Кіріспе

Гарвард университетінің, Цюрихтің ЭТХ-нің және Флорида университетінің бұрынғы профессоры Стивен Альберт Беннер (туған 23 қазан 1954) - американдық химик. Ол Гарвард университетінің, Цюрихтің ЭТХ-ның профессоры болды, және жақында Флорида университетінде, ол V. T. & Louise Jackson химиясының құрметті профессоры болды. 2005 жылы Вестхаймер ғылым және технология институтын (TWIST) және Молекулалық эволюцияның қолданбалы дамуы жөніндегі қорды құрды. Беннер EraGen Biosciences және Firebird BioMolecular Sciences LLC компанияларын да құрды. Беннер және оның әріптестері синтетикалық биология саласын бастаған тұңғыш генді синтездеген. Ол палеогенетика саласын құруда маңызды рөл атқарды. Ол тіршіліктің пайда болуына, сондай-ақ РНҚ-ны өндіру үшін қажетті химиялық шарттар мен процестерге қызығушылық танытады. Беннер NASA-мен бірге ғарыш генетикалық материалдарын анықтау үшін детекторларды әзірлеуде жұмыс істеді, ол 1992 жылы NASA экзобиологияның жұмыс тобы әзірлеген өмірдің анықтамасын пайдаланды, ол "дарвинисттік эволюцияға қабілетті өзін-өзі ұстап тұратын химиялық жүйе" деп аталды.

Білім

Беннер Йель университетінде білім алып, бакалавр дәрежесін алды. 1976 жылы молекулалық биофизика және биохимия бойынша С. Кейін Гарвард университетіне түсіп, докторлық дәрежесін алды. 1979 жылы химиядан Д. Ол Роберт Бернс Вудвордтың басшылығымен жұмыс істеді, Вудвордтың өлімінен кейін Фрэнк Вестхаймермен диссертациясын аяқтады. Оның Ph. Ацетоацетат декарбоксилазаның, бетаин гомоцистеин трансметилазасының және 3 гидроксибутират дегидрогеназаның абсолютті стереохимиясы.

Мансап

Гарвард университетінен бітіргеннен кейін Беннер Гарвардта стипендиат болып, 1982 жылы жас факультет үшін Дрейфус сыйлығын алды. 1982-1986 жылдары Гарвард университетінің химия кафедрасында профессорлық көмекші болды. 1986 жылы Беннер Цюрихтегі Швейцарияның Федералды Технологиялық институтына ауысты. 1986-1993 жылдары биоорганикалық химия кафедрасының доценті, 1993-1996 жылдары биоорганикалық химия кафедрасының профессоры қызметтерін атқарған. Беннер Флорида университетінің химия және жасушалық және молекулалық биология кафедрасының профессоры болды. 2004 жылы Флорида университетінің химия кафедрасында В. Т. & Луиза Джексонның химия профессоры болып тағайындалды. Беннер 2005 жылдың желтоқсан айының соңында Флорида университетінен Фрэнк Вестхаймердің құрметіне Вестхаймер ғылым және технология институтын (TWIST) құру үшін кетті. Ол Флорида штатының Алачуа қаласында 2001 жылы Беннер құрған Қолданбалы молекулалық эволюция қоры (FfAME) құрамына кіреді. Ол 2005 жылы "Firebird BioMolecular Sciences LLC" компаниясын құрды.

Гендер синтезі

1984 жылы Гарвардтағы Беннердің зертханасы алғаш рет ферментті кодтайтын геннің химиялық синтезін жариялады, бұл 1970 жылы Хорананың тРНК үшін қысқа геннің синтезінен кейін болды. Бұл - ақуыздық инженерияның негізін қалаушы алғашқы жетістік. Бұл синтезде енгізілген жобалау стратегиялары қазір ақуыздық инженерияны қолдау үшін кеңінен қолданылады.

Жасанды генетикалық жүйелер

Жасанды генетикалық жүйелерді құруға бағытталған күш-жігер туралы алғаш рет Беннер мен оның әріптестері 1989 жылы, алғашқы табиғи емес негізді жұпты жасаған кезде, хабарлаған. Беннер және оның әріптестері алты әріпті жасанды кеңейтілген генетикалық ақпараттық жүйе (AEGIS) деп аталатын жасанды кеңейтілген генетикалық ақпараттық жүйе (AEGIS) әзірледі, оған төрт стандартты нуклеотидтен басқа тағы екі стандартты емес нуклеотид (Z және P) кіреді (G, A, C және T). AEGIS-тің өзінің молекулалық биологиясы бар. және Жердегі емес тіршілік иелерінің арасында генетикалық жүйелердің пайда болуы. Беннер Эрик Т. Кул, Флойд Э. Ромесберг, Ичиро Хирао, Мицухико Шионоя және Эндрю Эллингтон сияқты көптеген зерттеушілердің бірі, олар Уотсон Крик байланысын (сонымен қатар Уотсон Крик байланысы жоқ) пайдалана отырып, ДНК-ға (сонымен қатар РНК-ға) енгізілетін синтетикалық негіздердің кеңейтілген әліпбиін жасады. Бұл синтетикалық негіздердің көпшілігі А, С, Г, Т негіздерінің туындылары болса да, кейбіреулері басқаша. Кейбіреулері Уотсон Крик жұптарында (A / T, C / G), кейбіреулері өздігінен толықтырады (X / X). Осылайша генетикалық әліпби кеңейтілді. Белсенді синтезде қолданылатын нуклеотидтік үштіктердің немесе кодондардың саны нуклеотидтердің санына байланысты. Стандартты әліпби (G, A, C және T) 43 = 64 мүмкін кодонды береді, ал 9 ДНК негіздері бар кеңейтілген ДНК әліпбиінде 93 = 729 мүмкін кодон болады, олардың көпшілігі синтетикалық кодондар. Бұл кодондар пайдалы болуы үшін Aminoacyl tRNA синтетазасы құрылды, tRNA синтетикалық амин қышқылының тиісті синтетикалық антикодонымен қосылуы мүмкін. Беннер синтетикалық ДНК кодонын [ISO C/A/G] пайдаланатын синтетикалық iso C/iso G ДНК-ны пайдаланатын осындай жүйені сипаттады, ол оны 65-кодон деп атайды. Синтетикалық антикодон [изо G/U/C] синтетикалық аминоацил тРНК синтетазасы бар синтетикалық мРНК синтетикалық полипептидтерге (синтетикалық протеомика) қосылған синтетикалық амин қышқылына кодтайтын in vivo экспериментке әкеледі. Беннердің моделі гендік молекулалық тану оқиғасындағы қант пен фосфат тірек сүйегінің рөлін ерекше атап көрсетеді. Полианиондық арқа сүйегі ДНК-ның көбеюіне көмектесетін кеңейтілген құрылымды құруда маңызды. 2004 жылы Беннер өздігінен көбейе алатын жасанды ДНҚ молекуласын жасаудың алғашқы табысты әрекеті туралы хабарлады. 1990 жылы Гастон Гоннетпен бірлесіп, Беннер зертханасы DARWIN биоинформатика жұмыс үстелін енгізді. DARWIN (Индекстелген нуклеин қышқылы пептидтік тізбектерімен деректерді талдау және алу) геномдық тізбектерді зерттеу үшін жоғары деңгейдегі бағдарламалау ортасы болды. Ол дерекқордағы геномдық тізбектердің сәйкестігін қолдайтын және табиғи белоктардың мутациялар, енгізілулер мен өшірулерді жинақтау арқылы функционалдық шектеулер кезінде әртүрлі түрде қалай дамуы мүмкін екенін көрсететін ақпаратты өндірді. Дарвиннің негізінде Беннер зертханасы тізбек деректері арқылы ақуыздардың үш өлшемді құрылымын болжау құралдарын ұсынды. Белгілі ақуыз құрылымы туралы ақпарат Беннердің EraGen стартап компаниясы арқылы коммерциялық деректер базасы ретінде, Мастер каталог ретінде жинақталып, сатылды. Беннер мен оның әріптестерінің протеиннің екінші құрылымды болжаулары жоғары дәлдікке қол жеткізді. Бұл ақуыздың бүгілуін модельдеуге, қашықтағы гомологтарды анықтауға, құрылымдық геномиканы іске асыруға және ақуыздың реттілігін, құрылымын және қызметін біріктіруге мүмкіндік берді. Сонымен қатар, бұл жұмыс осы стратегиямен не істеуге болатынын және не істеуге болмайтынын анықтап, гомология арқылы болжау құрылымының шектерін ұсынды. AEGIS науқас үлгілеріндегі қатерлі ісік жасушалары мен бір нуклеотидтік полиморфизмдер сияқты генетикалық маркерлерді мультиплекстеуді анықтау үшін құралдарды әзірлеудің негізі болды. Бұл құралдар генетикалық талдауды "бақылау нүктесі" арқылы жеке медицинаға мүмкіндік береді, сондай-ақ жеке тірі нейронның жеке процестеріндегі жеке мРНК молекулаларының деңгейін өлшейтін зерттеу құралдары.

Түсіндірмелі протеомика

Геномдық деректерді түсіндіру және ортақ генетикалық ата-бабаға, "Лукаға" қайта оралу арқылы Беннер зертханасы құрылымдық биологияны қолдана отырып, сақтау мен өзгеру үлгілерін талдап, эволюциялық ағаштың әр түрлі тармақтарындағы осы үлгілердің өзгеруін зерттейді және генетикалық жазбадағы оқиғаларды геология мен қалдықтардан белгілі биосфера тарихындағы оқиғалармен байланыстырады. Осыдан біраз мысалдар келтіріліп, қазіргі өмірдегі биомолекулалардың рөлін тарихи өткен модельдер арқылы түсінуге болады.

Эксперименталды палеогенетика

Беннер эксперименталды палеогенетика саласының негізін қалаушы болды, онда биоинформатика мен рекомбинантты ДНҚ технологиясын қолдана отырып, ежелгі организмдердің гендері мен ақуыздары қайта тіріледі. Ежелгі ақуыздар бойынша жүргізілген эксперименттер күрделі биологиялық функциялардың эволюциясы туралы гипотезаларды, соның ішінде қайтарушы жануарлардың ас қорытуының биохимиясы туралы гипотезаларды сынады.

Астробиология

Беннерді өмірдің пайда болуы және РНК-ның өзін-өзі қайталайтын әлем моделі Жердегі өмірдің алғышарты болып табылатын РНК-ның әлем моделін қолдау үшін қажетті жағдайлар қатты қызықтырады. Ол кальций, бор және молибденді көмірсулардың қалыптасуы мен РНК-ның тұрақтылығы үшін маңызды деп тапты. Ол Марс планетасының РНК-ның бастапқы өндірісі үшін Жерге қарағанда қолайлы жағдайларға ие болуы мүмкін екенін айтты, бірақ жақында Стивен Моджсис әзірлеген құрғақ жер мен аралық суды көрсететін ерте Жердің модельдері РНК дамуы үшін жеткілікті жағдайды ұсынады деп келісті. Осындай әмбебап өмір идентификаторларының бірі геннің полиэлектролиттік теориясында ұсынылған. Бұл идеяда судағы сызықтық генетикалық биополимер, мысалы ДНҚ, Дарвиндік эволюцияға ұшырауы үшін ғаламның кез келген жерінде полиэлектролит болуы керек, яғни қайталанатын иондық зарядты құрайтын полимер болуы керек. Бұл ұғымды Беннер Эрвин Шредингердің "Өмір деген не?" атты кітабында ұсынылған геннің "апериодикалық кристалл" көзқарасымен байланыстырды. генетикалық биомолекуланың жалпыға бірдей түсінікті көзқарасын қалыптастыру. Бұл идея ғалымдар үшін Жерден басқа күн денелерінде өмірді іздеудің негізін құрайтын негіз ретінде ұсынылды.