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.

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.