Phillip Sharp: Nobel 1993, genetista y co-descubridor del empalme de genes
Phillip Sharp, Nobel 1993: genetista co-descubridor del empalme de genes y pionero del empalme alternativo; su investigación en MIT revolucionó la biología molecular.
Phillip Allen Sharp (nacido el 6 de junio de 1944) es un genetista y biólogo molecular estadounidense.
Co-descubrió el empalme de genes, y compartió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1993 con Richard Roberts por "el descubrimiento de que los genes en los eucariotas no son cadenas contiguas, sino que contienen intrones, y que el empalme del ARN pre-mensajero para eliminar esos intrones puede ocurrir de diferentes maneras, dando lugar a diferentes proteínas a partir de la misma secuencia de ADN".
Descubrimiento del empalme y método
El trabajo decisivo de Sharp, realizado a finales de la década de 1970, demostró que muchos genes en organismos eucariotas están fragmentados en segmentos codificantes llamados exones separados por secuencias no codificantes llamadas intrones. Mediante técnicas como la formación de híbridos ADN-ARN y la observación por microscopía electrónica, se visualizaban bucles en las moléculas híbridas que correspondían a intrones retirados del ARN maduro. Ese hallazgo cambió la visión clásica de la organización génica y permitió comprender que un solo gen podía producir múltiples variantes proteicas mediante procesos de empalme alternativo.
El empalme alternativo explica en gran medida la diversidad proteica en organismos complejos: a partir de una misma secuencia de ADN se pueden obtener proteínas con diferentes dominios y funciones, según cómo se ensamblen los exones. Además, el descubrimiento impulsó la investigación sobre la maquinaria molecular responsable del empalme (el spliceosoma) y sobre los mecanismos reguladores que controlan patrones de empalme en distintos tejidos, etapas del desarrollo y condiciones patológicas.
Formación y trayectoria profesional
Sharp nació en Falmouth, Kentucky. Se doctoró en química en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en 1969. Tras completar su doctorado, trabajó en el Instituto Tecnológico de California hasta 1971, donde estudió los plásmidos y, más tarde, la expresión génica en células humanas en el Laboratorio de Cold Spring Harbor bajo la dirección de James Watson.
En 1974 el biólogo Salvador Luria le ofreció un puesto en el MIT. Fue director del Centro de Investigación del Cáncer del MIT (ahora Instituto Koch de Investigación Integral del Cáncer) de 1985 a 1991; jefe del departamento de Biología de 1991 a 1999; y director del Instituto McGovern de Investigación del Cerebro de 2000 a 2004. A lo largo de su carrera en el MIT ha combinado la dirección institucional con la investigación activa en biología del ARN, expresión génica y cáncer.
Impacto, reconocimientos y legado
El descubrimiento del empalme tuvo profundas consecuencias para la biología molecular, la genética y la medicina. Explicó mecanismos de generación de diversidad proteica y abrió nuevas líneas de investigación en enfermedades humanas donde patrones de empalme son anormales (por ejemplo, ciertos cánceres y enfermedades neurodegenerativas). También sentó las bases para aplicaciones biotecnológicas y terapéuticas dirigidas al ARN.
Además del Premio Nobel, la carrera de Sharp ha sido reconocida por múltiples premios y distinciones científicas, así como por su membresía en importantes academias científicas. Ha sido mentor de numerosas generaciones de científicos y su grupo y el de colegas han contribuido de forma sostenida al avance de la genética, la biología molecular y la investigación del cáncer.
Investigación actual y relevancia
A lo largo de las décadas posteriores a su descubrimiento, Sharp y su grupo continuaron investigando temas relacionados con la regulación del ARN, la biología del cáncer y las tecnologías emergentes en genómica y biomedicina. El concepto de empalme alternativo sigue siendo central en estudios sobre diversidad proteica, regulación génica y desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas basadas en el ARN.
Trabajo
Antes se pensaba que cada gen del ADN codificaba una sola proteína en una franja continua. En 1997, Sharp y Roberts descubrieron de forma independiente que los genes se dividían en segmentos que se combinaban posteriormente en el procesamiento del ARN.
Sharp y Roberts demostraron que el ADN codificante está separado por tramos de ADN no codificante. Los tramos codificantes son exones y los no codificantes son intrones.
Además, resultó que esta estructura se da en todos los organismos superiores. El descubrimiento de que un gen en podía estar presente en el material genético como varios segmentos distintos y separados fue revolucionario.
La segunda parte del trabajo de Sharp se centró en la división y el empalme de genes. Esto significa cortar trozos de una secuencia codificante y añadir otros. Esto crea una proteína que funciona de forma diferente a la versión original.
Efecto sugerido en la evolución
Este tipo de estructura puede permitir respuestas más flexibles a los cambios ambientales, y así acelerar la evolución. La estructura también puede ser responsable de una serie de defectos genéticos heredados.
He aquí una parte clave del discurso de presentación del Nobel pronunciado por el profesor Bertil Daneholt de la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska:
"Antes se creía que los genes evolucionaban principalmente mediante la acumulación de pequeños cambios discretos en el material genético. Pero la estructura en mosaico de los genes también permite a los organismos superiores reestructurar los genes de otra manera más eficaz. Esto se debe a que, en el curso de la evolución, los segmentos de genes -las piezas individuales del mosaico- se reagrupan en el material genético, lo que crea nuevos patrones de mosaico y, por tanto, nuevos genes. Este proceso de reagrupación explica presumiblemente la rápida evolución de los organismos superiores".
Preguntas y respuestas
P: ¿Por qué es conocido Phillip Allen Sharp?
R: Phillip Allen Sharp es un genetista y biólogo molecular estadounidense que codescubrió el empalme de genes y compartió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1993 con Richard Roberts por "el descubrimiento de que los genes en los eucariotas no son cadenas contiguas sino que contienen intrones, y que el empalme del ARN pre-mensajero para eliminar esos intrones puede producirse de diferentes maneras, dando lugar a diferentes proteínas a partir de la misma secuencia de ADN".
P: ¿Dónde nació Phillip Allen Sharp?
R: Phillip Allen Sharp nació en Falmouth, Kentucky.
P: ¿Cuándo terminó su doctorado?
R: Terminó su doctorado en química en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en 1969.
P: ¿Qué tipo de investigación realizó tras completar su doctorado?
R: Tras completar su doctorado trabajó en el Instituto de Tecnología de California hasta 1971, donde estudió los plásmidos y, más tarde, la expresión génica en células humanas en el Laboratorio Cold Spring Harbor bajo la dirección de James Watson.
P: ¿Cómo acabó en el MIT?
R: En 1974 el biólogo Salvador Luria le ofreció un puesto en el MIT.
P: ¿Qué cargos ha ocupado Philip en el MIT?
R: Fue director del Centro para la Investigación del Cáncer del MIT (ahora Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer) de 1985 a 1991; jefe del departamento de Biología de 1991 a 1999; y director del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro de 2000 a 2004.
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