Майкл Смит: Биография и научные достижения

Введение

Британский канадский биохимик, предприниматель и лауреат Нобелевской премии (1932–2000) Майкл Смит был удостоен премии совместно с Кари Муллисом за его вклад в разработку метода направленного мутагенеза. После получения степени доктора философии в 1956 году в Манчестерском университете, Смит сначала учился в начальной школе Святого Николая Англиканской церкви – государственной школе. В то время мало кто из учеников государственных школ в Англии продолжал обучение в высших учебных заведениях, однако Смит успешно сдал вступительный экзамен в возрасте одиннадцати лет и стал исключением. Стипендия позволила ему поступить в школу Арнольд для мальчиков. Еще одна стипендия дала ему возможность изучать химию в Манчестерском университете, где он продолжил интересоваться промышленной химией и получил степень бакалавра, а затем в 1956 году – степень доктора философии за исследования в области стереохимии диолов.

Исследователь

Исследовательская карьера Смита началась с постдокторантуры в Британском исследовательском совете Колумбии под руководством Хораны, который разрабатывал новые методы синтеза нуклеотидов. Применение принципов физики и химии к живым организмам было новым в то время; ДНК была идентифицирована как генетический материал клетки, и Хорана и другие исследователи изучали, как ДНК кодирует белки, составляющие организм. В 1960 году, когда Хоране предложили и он принял должность в университете с отличными лабораторными возможностями в Институте исследований ферментов при Университете Висконсина в Мэдисоне, Смит переехал вместе с ним. После нескольких месяцев в Висконсине Смит вернулся в Ванкувер в качестве старшего научного сотрудника и руководителя химического отдела Ванкуверской технологической станции Комитета по исследованиям рыболовства (FRB) Канады. В этой роли он проводил исследования пищевых привычек и выживаемости нерестующих лососей, а также идентифицировал обонятельные стимулы, направляющие лососей к их родному ручью. Однако его основным исследовательским интересом оставался синтез нуклеиновых кислот, за который он получил грант на исследования от Службы общественного здравоохранения США. Параллельно с проведением исследований для FRB, Смит занимал должности доцента в Департаменте биохимии и почетного профессора в Департаменте зоологии Университета Британской Колумбии (UBC). В 1966 году Смит был назначен научным сотрудником Медицинского исследовательского совета Канады, работая в Департаменте биохимии UBC. Его особый интерес по-прежнему был сосредоточен на синтезе олигонуклеотидов и изучении их свойств. В 1975–1976 годах, во время отпуска в Лаборатории молекулярной биологии MRC в Англии под руководством Фреда Сэнгера, Смит оказался в авангарде исследований организации генов и геномов, а также методов секвенирования крупных молекул ДНК. Он вернулся из Англии как один из ведущих молекулярных биологов мира. Смит и его команда начали исследовать возможность создания мутаций в любой точке вирусного генома. Если это окажется возможным, этот процесс мог бы стать эффективным методом для внесения наследственных изменений в гены. В конечном итоге, в 1977 году они подтвердили теорию Смита. За работу команды по разработке олигонуклеотидного направленного мутагенеза Смит разделил Нобелевскую премию по химии 1993 года с Кари Муллисом, изобретателем полимеразной цепной реакции. Используя направленный мутагенез, ученые смогли изучить взаимосвязь между структурой и функцией, участвующую в образовании белковых бляшек при болезни Альцгеймера; исследовать возможность применения генной терапии при муковисцидозе, серповидноклеточной анемии и гемофилии; определить характеристики белковых рецепторов в местах связывания нейротрансмиттеров и разработать аналоги с новыми фармацевтическими свойствами; изучить вирусные белки, участвующие в развитии иммунодефицитных заболеваний; и улучшить свойства промышленных ферментов, используемых в пищевой науке и технологии.

Smith's research career began with a post doctoral fellowship at the British Columbia Research Council under the supervision of Khorana, who was developing new techniques of synthesizing nucleotides. The application of principles of physics and chemistry to living organisms was new at that time; DNA had been identified as the genetic material of a cell, and Khorana and others were investigating how DNA encoded the proteins that constituted an organism. In 1960, when Khorana was offered and accepted a university position with excellent laboratory facilities in the Institute for Enzyme Research at the University of Wisconsin–Madison, Smith moved with him. After a few months in Wisconsin, Smith returned to Vancouver as a senior scientist and head of the Chemistry Division with the Vancouver Technological Station of the Fisheries Research Board (FRB) of Canada. In this role he conducted studies on the feeding habits and survival of spawning salmon, as well as identification of olfactory stimuli guiding salmon to their birth stream. His main research interest, however, continued to be nucleic acid synthesis, for which he received a United States Public Health Service Research Grant. Concurrently with conducting research for FRB, Smith held the positions of associate professor at the University of British Columbia's (UBC) Department of Biochemistry and honorary professor in the Department of Zoology. In 1966, Smith was appointed a research associate of the Medical Research Council of Canada, working within UBC's Department of Biochemistry. Smith's particular area of interest remained the synthesis of oligonucleotides and the characterization of their properties. In 1975–1976, a sabbatical at the MRC Laboratory of Molecular Biology in England with Fred Sanger placed Smith at the forefront of research into the organization of genes and genomes and methods of sequencing large DNA molecules. He returned from England as one of the world's leading molecular biologists. Smith and his team began to investigate possibility of the creation of mutations of any site within a viral genome. If possible, this process could be an efficient method to engineer heritable changes in genes. Finally, in 1977 they confirmed Smith's theory. For the team's work in developing oligonucleotide directed site directed mutagenesis, Smith shared the 1993 Nobel Prize in Chemistry with Kary Mullis, the inventor of polymerase chain reaction. centered pull quote|Using site directed mutagenesis, scientists have been able to dissect the structure and function relationships involved in protein plaque formation in the pathophysiology of Alzheimer disease; study the feasibility of gene therapy approaches for cystic fibrosis, sickle cell disease, and hemophilia; determine the characteristics of protein receptors at neurotransmitter binding sites and design analogs with novel pharmaceutical properties; examine the viral proteins involved in immunodeficiency disease; and improve the properties of industrial enzymes used in food science and technology.

Коммерческие предприятия

В 1981 году Смит начал предпринимательскую деятельность в сфере фармацевтики. Вместе с профессорами Эрлом В. Дэви и Бенджамином Д. Холлом из Университета Вашингтона он основал компанию ZymoGenetics в Сиэтле, штат Вашингтон, США. Компания приступила к разработке рекомбинантных белков в рамках международной инициативы совместно с датской Novo Nordisk. Рекомбинантная ДНК в основном используется в фундаментальных исследованиях. ZymoGenetics была приобретена компанией Bristol Myers Squibb. Дальнейшие области применения рекомбинантной ДНК включают медицину (в том числе ветеринарную), сельское хозяйство и биоинженерию.