James A. Shapiro

James A. Shapiro
Nationalitet	amerikansk
Alma mater	Churchill College , Cambridge University , England
Känd för	Naturlig genteknik , första isolering av en gen, samarbetsbeteende hos bakterier, mönsterbildning
Utmärkelser	Marshall-stipendium (1964-1966), Darwin-priset (University of Edinburgh) 1993, AAAS Fellow 1994, Honorary OBE 2001
Vetenskaplig karriär
Fält	Mikrobiologi , Molekylärbiologi , Genetik , Biokemi
institutioner	University of Chicago ; Postdoktor vid Institut Pasteur , Frankrike ; Harvard Medical School ; Brandeis universitet ; gästprofessor vid Tel Aviv University och University of Edinburgh , Skottland ; Visiting Fellow vid Churchill College , Cambridge University , England

James Alan Shapiro (född 18 maj 1943) är en amerikansk biolog, expert på bakteriell genetik och professor vid institutionen för biokemi och molekylärbiologi vid University of Chicago .

Akademisk biografi

Shapiro tog sin kandidatexamen i engelska från Harvard College 1964. Sedan, inspirerad av en genetikkurs han hade gått som senior, gick han över från engelska till naturvetenskap. Han tilldelades ett Marshall-stipendium för forskarutbildning vid Corpus Christi College, Cambridge från 1964 till 1967, tillbringade sitt sista år på Hammersmith sjukhus under överinseende av William Hayes och tilldelades en doktorsexamen i genetik 1968. Hans avhandling, The Structure of Galaktosoperonet i Escherichia coli K12, innehåller det första förslaget på transposerbara element i bakterier. Han bekräftade denna hypotes 1968 under sin postdoktorala anställning som Jane Coffin Childs-stipendiat i François Jacobs laboratorium vid Institut Pasteur i Paris.

Som stipendiat från American Cancer Society i Jon Beckwiths laboratorium vid Harvard Medical School 1968-70 använde han och hans kollegor genetiska manipulationer in vivo för att klona och rena lac-operonet från E. coli.

Han var orolig över de potentiella gentekniktillämpningarna av hans forskning.

Han tjänstgjorde som inbjuden professor vid School of Biological Sciences vid University of Havanna, Kuba 1970-1972, innan han återvände till en annan postdoktor hos Harlyn Halvorson vid Brandeis University . Sedan 1973 har han arbetat som professor i mikrobiologi vid University of Chicago.

1975 deltog Shapiro i ICN- UCLA Squaw Valley Symposium on Bacterial Plasmids , där hans intresse för DNA- omstrukturering i bakterier ökades genom att lära sig om förflyttningen av antibiotikaresistenstransposoner till nya genomiska platser. Detta fick honom att, i samarbete med Sankar Adhya och den bortgångne Ahmed Bukhari, organisera det första mötet om ämnet DNA-insättningselement vid Cold Spring Harbor Laboratory 1976. Även om de bara förväntade sig ett fåtal kollegor, deltog över 150 personer i mötet. forskare från hela världen, inklusive Barbara McClintock . McClintock hade först identifierat transposition (horisontell genöverföring) (förflyttning till ny genomisk plats) av DNA "kontrollerande element" i majs (sockermajs) 1948, för vilken upptäckt hon belönades med ett Nobelpris 1983. Shapiro och McClintock fortsatte sitt samarbete fram till hennes död 1992.

Han har också varit gästprofessor då och då, bland annat en gång som gästprofessor vid Darwinpriset vid University of Edinburgh 1994.

Forskning

Medan han arbetade med Beckwith vid Harvard, var Shapiro huvudförfattare till det första laget som isolerade en enda gen från en organism. Genen de isolerade var lacZ , som kodar för β-galaktosidas -enzymet som används av E. coli- bakterier för att smälta sockerarterna i mjölk. Deras teknik involverade transduktion för att klona motsatt orienterade kopior av genen som infogats i två specialiserade transducerande bakteriofager, sedan blanda enkelsträngat DNA från de två fagerna så att endast bakteriesekvenserna skulle bilda en dubbelhelix, och slutligen använda ett nukleas för att bryta ned den enda -strängade fagsekvenser, vilket endast lämnar det dubbelsträngade lacZ DNA.

I en artikel publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences 1979, var Shapiro den första som föreslog replikativ transposition som en detaljerad molekylär mekanism för genetisk rörlighet av transposerbara element, såsom Tn3 ampicillinresistenstransposon och transponerande bakteriofag Mu. I denna modell binder ändarna av transposerbara element kovalent till målställets DNA-sekvenser till via en process som bildar en mellanstruktur med replikationsgafflar i varje ände av det transponerande elementet, ibland kallad en "Shapiro-mellanprodukt".

I annan forskning visade Shapiro att bakterier organiserar sig rumsligt när de växer i samhällen på agarytor. Till exempel analyserade han hur varje stam av den ibland patogena bakterien Proteus mirabilis bildar sitt eget mönster av komplexa terrasserade ringar genom periodisk grupp-"svärm"-migrering, en framväxande egenskap som kan förklaras av matematiska regler härledda av en fysikers medarbetare, Sergei Espipov. Shapiro relaterade detta till andra komplexa flercelliga beteenden, såsom jakt, bygga skyddsstrukturer, spridning av sporer och enskilda bakterier som offrar sig själva till förmån för det större samhället. Baserat på detta arbete tror Shapiro att kooperativt beteende är ett grundläggande organiserande koncept för biologiska aktivitet på alla nivåer av komplexitet.

Naturlig genteknik

Han har föreslagit termen naturlig genteknik för att redogöra för hur nyhet skapas under den biologiska evolutionens gång. Det har kritiserats av vissa, och Shapiro har svarat på punkter som hans kritiker tagit upp.

Shapiro hävdar att många genomförändringar som inträffar naturligt verkar genom liknande molekylära DNA-omläggningar som de som tillämpas avsiktligt av forskare som använder gentekniker som utvecklats under de senaste decennierna. Till exempel transposerbara element amplifieras och flyttas till olika platser i genomet. Dessa DNA-förändringar har visat sig resultera i distribuerade genomiska nätverk för utförandet av ett brett spektrum av komplexa egenskaper hos svampar, kiselalger, växter och djur, såsom blomutveckling, ryggradsdjurens kroppsplan, viviparös reproduktion och nervsystemets utveckling hos olika däggdjur .

Pris och ära

Shapiro valdes in i Phi Beta Kappa 1963 och var en Marshall-stipendiat från 1964 till 1966. Han vann Darwin-prisets gästprofessur vid University of Edinburgh 1993. 1994 valdes han in som fellow i American Association for the Advancement of Science för "innovativa och kreativa tolkningar av bakteriell genetik och tillväxt, särskilt verkan av mobila genetiska element och bildandet av bakteriekolonier." Och 2001 utsågs han till hedersofficer av Order of the British Empire för sin tjänst inom Marshall Scholarship-programmet. 2014 valdes han att hålla den 3:e årliga föreläsningen "Nobelpristagaren - Robert G. Edwards"

Utvalda publikationer

  Shapiro redigerade böckerna Mobile Genetic Elements (Academic Press, 1983) och, tillsammans med Martin Dworkin, Bacteria as Multicellular Organisms (Oxford University Press, 1997). Han är författare till Evolution: A View from the 21st Century (FT Press Science, 2011, ISBN 978-0-13-278093-3 ). 2014, tillsammans med Raju Pookottil och Denis Noble , lanserade han webbplatsen The Third Way .

  År 2022 publicerade Shapiro en kraftigt utökad och uppdaterad andra upplaga av Evolution: A View from the 21st Century (Cognition Press, ISBN 978-1-7374987-0-4 ).

externa länkar

• Personlig hemsida