Введение
Американский биолог Марк Уоллес Киршнер (родился 28 февраля 1945 года) — американский клеточный биолог и биохимик, основатель и первый заведующий кафедрой системной биологии Гарвардской медицинской школы. Он известен своими важными открытиями в области клеточной и биологии развития, касающимися динамики и функций цитоскелета, регуляции клеточного цикла и процессов передачи сигналов в эмбрионах, а также эволюции плана строения позвоночных. Он является одним из лидеров в применении математических методов к биологическим исследованиям. Он занимает должность университетского профессора имени Джона Франклина Эндерса в Гарвардском университете.
Marc Wallace Kirschner (born February 28, 1945) is an American cell biologist and biochemist and the founding chair of the Department of Systems Biology at Harvard Medical School. He is known for major discoveries in cell and developmental biology related to the dynamics and function of the cytoskeleton, the regulation of the cell cycle, and the process of signaling in embryos, as well as the evolution of the vertebrate body plan. He is a leader in applying mathematical approaches to biology. He is the John Franklin Enders University Professor at Harvard University.
Образование и ранние годы жизни
Киршнер родился в Чикаго, штат Иллинойс, 28 февраля 1945 года. В 1966 году он окончил Северо-Западный университет, получив степень бакалавра наук (B.A.) по химии. В 1966 году он получил стипендию для проведения исследований от Национального научного фонда и в 1971 году защитил докторскую диссертацию по биохимии в Калифорнийском университете в Беркли.
Карьера и исследования
Занимал постдокторантуру в Калифорнийском университете в Беркли и в Оксфордском университете в Англии. В 1972 году стал ассистент-профессором в Принстонском университете. В 1978 году был назначен профессором Калифорнийского университета в Сан-Франциско. В 1993 году перешел в Гарвардскую медицинскую школу, где на протяжении десяти лет возглавлял новый отдел клеточной биологии. В 2003 году стал основателем и первым председателем Департамента системной биологии Гарвардской медицинской школы (HMS). В 2009 году получил звание университетского профессора имени Джона Франклина Эндерса. В 2018 году его сменила на посту председателя Департамента системной биологии Галит Лахав. Киршнер изучает механизмы деления клеток, формирования их структуры, контроля размеров и развития эмбрионов. В его эклектичной лаборатории исследования развития лягушки сочетаются с биохимическими исследованиями механизмов убиквитинирования, сборки цитоскелета и передачи сигналов. В Принстоне его ранние работы по микротрубочкам установили особенности их молекулярной сборки из белков тубулина и выявили первый белок, стабилизирующий микротрубочки – тау, который впоследствии оказался основным компонентом нейрофибриллярных клубков при болезни Альцгеймера. В исследованиях, проведенных в Калифорнийском университете в Сан-Франциско с использованием эмбриона лягушки в качестве модельной системы для изучения развития клеток, Киршнер идентифицировал первый индуктор эмбриональной дифференциации – фактор роста фибробластов (FGF), что стало важным открытием в области передачи сигналов. Лаборатория Киршнера также известна открытием основных механизмов клеточного цикла в эукариотических клетках. Работая с экстрактами яиц ксенопуса (лягушки), Киршнер и Эндрю Мюррей показали, что синтез циклинов управляет клеточным циклом, а позднее – что убиквитин регулирует уровень циклинов, помечая молекулы клеточного цикла для разрушения. Его лаборатория обнаружила и очистила многие компоненты, участвующие в прогрессии клеточного цикла, включая анафазосопровождающий комплекс (APC), комплекс, который убиквитинирует циклин B. Другим важным открытием стало обнаружение, совместно с Тимом Митчисоном, динамической нестабильности микротрубочек. В митозе, например, микротрубочки формируют веретено деления, которое разделяет хромосомы. Первым этапом формирования веретена является нуклеация микротрубочек микротубулеорганизующими центрами, которые затем растут во всех направлениях. Микротрубочки, прикрепленные к хромосоме, стабилизируются и сохраняются как часть веретена. Благодаря динамической нестабильности некоторые отдельные микротрубочки, не стабилизированные, подвержены риску разрушения (или «катастрофы», как назвал это Киршнер), что позволяет повторно использовать мономеры тубулина. Это понимание самоорганизации в биологических системах оказало значительное влияние и способствовало формированию представления о цитоплазме как о совокупности динамических молекулярных машин. Киршнер также интересуется эволюционным происхождением плана строения позвоночных. Вместе с Джоном Герхартом он сыграл ключевую роль в разработке брюхоногого червя Saccoglossus kowalevskii в качестве модельной системы для изучения расхождения между гемихордами и хордами, а также эволюции нервной системы хордат. Киршнер является пионером в применении математических подходов для изучения фундаментальных биологических вопросов. Например, модель пути Wnt, разработанная им в сотрудничестве с покойным Рейнхартом Генрихом, показала, что при объединении отдельных биохимических этапов в единый путь возникают новые свойства и ограничения. Выступление, которое он сделал на тему математики и будущего медицины на встрече руководителей кафедр Гарвардской медицинской школы в 2003 году, вдохновило декана Джозефа Б. Мартина на создание нового департамента – Департамента системной биологии, с Киршнером в качестве его основателя и первого председателя. Он также занимается вопросами контроля размера клеток и селективности лекарственных препаратов. В двух книгах, написанных совместно с Джоном Герхартом, Киршнер описал клеточные и развивающиеся основы эволюции организмов и концепцию «эволюционируемости». В своей последней книге Киршнер и Герхарт предложили новую теорию «облегченной вариации», направленную на ответ на вопрос: как небольшие случайные генетические изменения могут быть преобразованы в полезные изменения в сложных частях тела?
Государственная служба
Киршнер был сторонником федерального финансирования биомедицинских исследований и занимал пост первого председателя Объединенного руководящего комитета по вопросам государственной политики – коалиции научных обществ, которую он помог создать в 1993 году для информирования Конгресса США о биомедицинских исследованиях и лоббирования государственного финансирования. В 2014 году Киршнер (вместе с Брюсом Альбертсом, Ширли Тилгман и Гарольдом Вармусом) призвал к ряду изменений в системе биомедицинской науки США с целью снижения уровня "чрезмерной конкуренции". Эта публикация привела к созданию организации Rescuing Biomedical Research, которая стремится собирать отзывы научного сообщества и предлагать изменения в структуру академической науки в США. Киршнер участвовал в запуске ежемесячного рецензируемого журнала PLoS Biology в октябре 2003 года в качестве члена редакционной коллегии и старшего автора статьи в первом выпуске. Журнал стал первым издательским проектом организации Public Library of Science (PLoS), базирующейся в Сан-Франциско, которая за три года до этого возникла как низовая инициатива ученых, выступающих за свободный и неограниченный доступ к научной литературе.