Jürgen Brosius
Genetista molecular y biólogo evolutivo alemán
Jürgen Brosius
Nacido1948
NacionalidadAlemán
Conocido porsecuenciación de ARN ribosómico , vectores de expresión para proteínas recombinantes , biología del ARN, RNomics, papel de la retroposición en la evolución de genomas, genes y módulos genéticos
Carrera científica
CamposGenética molecular y biología evolutiva
InstitucionesUniversidad de Münster

Jürgen Brosius (nacido en 1948 en Saarbrücken ) es un genetista molecular y biólogo evolutivo alemán. Fue profesor y director del Instituto de Patología Experimental de la Universidad de Münster . Algunas de sus contribuciones científicas incluyen la primera secuenciación genética de un operón de ARN ribosómico , el diseño de plásmidos para estudiar la expresión génica, vectores de expresión para la producción de alto nivel de proteínas recombinantes y ARN , biología del ARN, RNomics, así como la importancia de la retroposición para la plasticidad y evolución de genomas, genes y módulos génicos, incluidas secuencias o elementos reguladores.

Biografía

Vida temprana y educación

Brosius estudió química y farmacia en la Universidad Goethe de Frankfurt y en 1974 se graduó y completó el Staatsexamen (examen estatal) en Farmacia. Posteriormente, realizó su trabajo de doctorado en bioquímica y biología molecular en el Instituto Max Planck de Genética Molecular en Berlín Dahlem, en el que Heinz-Günter Wittmann era jefe de departamento. Mientras determinaba las estructuras primarias de varias proteínas ribosómicas de E. coli , desarrolló micrométodos manuales para aislar péptidos utilizando separación bidimensional en placas de capa fina de celulosa (en lugar de utilizar una serie de columnas de cromatografía ) seguida de degradación de dansilo-Edman . Esto redujo el material proteico requerido en uno o dos órdenes de magnitud hacia el rango de 100 nanomoles . [1] Este método fue reemplazado poco después por la secuenciación automatizada de proteínas que opera en el rango bajo de picomoles. [2]

Becas postdoctorales

De 1977 a 1980, Brosius realizó una beca postdoctoral financiada por el Centro Internacional Fogarty en el laboratorio de Harry F. Noller en la Universidad de California, Santa Cruz . Allí, secuenció los primeros ARN ribosómicos grandes a través de sus genes utilizando el método de secuenciación Maxam-Gilbert . Se necesitaron aproximadamente 2,5 años para secuenciar las 7,5 kilobases que abarcan todo el operón ARNr rrnB además de algunas regiones flanqueantes. [3] Aunque el método químico era engorroso, las secuencias se podían determinar completamente sin errores. [4]

Durante su estadía en la UCSC, Brosius conoció al profesor visitante Carl Woese , quien despertó su interés en el pensamiento evolutivo y el poder del análisis filogenético molecular .

Su segunda beca postdoctoral (1980-1982), financiada por la Deutsche Forschungsgesellschaft , lo llevó al laboratorio de Walter Gilbert , premio Nobel de Química (1980), en la Universidad de Harvard . Allí, Brosius comenzó a desarrollar vectores plasmídicos para la selección de promotores y terminadores , [5] [6] así como vectores ampliamente utilizados para la expresión de alto nivel de proteínas recombinantes en E. coli, a menudo empleando secuencias reguladoras o módulos del operón ARNr. [7] [8]

Puestos de profesorado

En 1982, Brosius estableció su propio laboratorio en el Colegio de Médicos y Cirujanos de la Universidad de Columbia como profesor asistente parcialmente financiado por la Fundación Alfred P. Sloan [9] y el Irma T. Hirschl Trust. [10] En 1988, se trasladó con su grupo de investigación a la Escuela de Medicina del Monte Sinaí como profesor asociado y en 1994 como profesor titular y director del Instituto de Patología Experimental a la Universidad de Münster , Alemania. A mediados de los noventa, estableció una instalación de transgénesis y orientación genética que prestaba servicio a todo el campus y más allá, generando, por ejemplo, modelos de ratón diseñados para el estudio de trastornos genéticos humanos . [11]

Contribuciones científicas

A principios de la década de 1980, Brosius se interesó en un pequeño ARN específico del cerebro que se pensaba que era un producto de desecho de un mecanismo que orquesta la expresión de genes por la transcripción de la ARN polimerasa III de elementos repetitivos de secuencia identificadora (ID) , clasificados como SINE , repeticiones intercaladas cortas, ubicados en los intrones de genes específicos del cerebro al hacer que la cromatina sea accesible a la ARN polimerasa II . [12] Esta atractiva hipótesis no era sostenible. En cambio, el laboratorio de Brosius se centró en este ARN BC1 citoplasmático del cerebro, lo clonó como ADNc desarrollando un método para generar bibliotecas de ADNc basadas en ARN no poliadenilados y aisló su único gen, que evolucionó a partir de una copia retropuesta de un ARN de transferencia (ARNt Ala ). Se demostró que el ARN BC1 es el gen fuente de elementos repetitivos ID en roedores, y su laboratorio estableció que la localización dendrítica del ARN BC1 en neuronas [13] [14] [15] se co-localiza con numerosos componentes de la maquinaria de traducción . [16] Basándose en estos hallazgos, Brosius concluyó ya en los años ochenta que:

1. Los ARN funcionales no son sólo fósiles de un mundo de ARN ya pasado [17], sino que pueden surgir de novo en células modernas y contribuir a la funcionalidad de una célula u organismo; todavía quedan muchos más ARN por descubrir.

2. La retroposición (conversión de ARN en ADN) es un proceso antiguo, pero ha persistido a lo largo de la evolución de la mayoría de los eucariotas . Este proceso ha contribuido a la masa de genomas de los organismos multicelulares modernos, [18] al mismo tiempo que mantiene los genomas en constante cambio y presenta materia prima para la evolución de novo de los genes . [19]

3. La retroposición, no sólo la duplicación de genes segmentarios , también puede producir copias de genes adicionales o módulos de genes más pequeños que incluyen elementos reguladores para genes existentes. [20] [19] [21]

Junto con Stephen J. Gould , Brosius llevó el concepto de exaptación al nivel genómico. [22] [23] [24]

Alentado por los estimulantes hallazgos en torno al ARN BC1, a mediados de los noventa destacó la importancia de los genes codificadores de ARN en asociación con proyectos genómicos [25] y se embarcó en la generación de más bibliotecas de ADNc basadas en ARN no codificantes de proteínas de ratones y varios organismos modelo , marcando el comienzo de la era de la RNomics, [26] [27] [28]

Se descubrió en ratones y hombres una serie de pequeños ARN nucleolares expresados ​​predominantemente en el cerebro, así como impresos (expresados ​​únicamente por un cromosoma parental). [26] [28]

Varios de estos genes se correlacionaban con el locus del síndrome de Prader-Willi humano, un trastorno del desarrollo neurológico . Después de que otros eliminaran individualmente todos los genes candidatos a codificar proteínas de este locus en modelos de ratón, [29] el laboratorio de Brosius eliminó el grupo de genes snoRNA Snord116 y los exones no codificadores de proteínas correspondientes del gen huésped. Observaron algunos de los mismos fenotipos que el trastorno humano, como retraso del crecimiento y baja estatura, pero no obesidad más adelante en la vida o infertilidad. [30] Esto fue confirmado por un estudio independiente. [31]

Anteriormente, Brosius y sus colaboradores demostraron que los ratones que carecían del gen de ARN BC1 tenían deficiencias en el comportamiento exploratorio en el laboratorio y en condiciones seminaturales. [32]

Además de otros descubrimientos de RNomics, fueron los primeros en demostrar que ciertas repeticiones en tándem se procesaban en unidades de ARN CRISPR en Archaea . [33]

Brosius sigue siendo un defensor desde hace mucho tiempo [34] de la importancia y la riqueza de las moléculas de ARN incluso en las células modernas. Sin embargo, se muestra escéptico ante la drástica transformación de la percepción del ARN dentro de la comunidad científica. La idea de la importancia generalizada del ARN era rechazada con frecuencia anteriormente. Actualmente, la tendencia de pensamiento es elevar cualquier transcripción de fondo o cualquier fragmento detectable de una transcripción después del procesamiento o la descomposición a un estado funcional. [35] [36] [37] [38] [39]

Observó tendencias análogas en el campo de los elementos genómicos repetitivos o transpuestos (ET), incluidos los elementos retropuestos. [20] Inicialmente, se consideró que estos elementos eran basura , que ensuciaban los genomas, y solo unos pocos propusieron que constituían materia prima para exaptaciones fortuitas y solo ocasionales, [40] y que eran responsables de la plasticidad de los genomas y la arquitectura modular de los genes. [19] [41] [40] La marea actual se está moviendo en la dirección opuesta. [42] Se ha asignado una plétora de funciones a los ET, un ejemplo es el desconcertante espectro de tareas asignadas a los elementos Alu específicos de primates evolutivamente jóvenes . Estas interpretaciones tan amplias deberían cuestionarse. [43]

Otras áreas de investigación incluyen:

  • evolución de novo de genes y partes de ellos [44]
  • el uso de marcadores retroposónicos para establecer relaciones filogenéticas [45]
  • El origen y la evolución de la vida [46]
  • El pensamiento evolutivo para abordar cuestiones bioéticas [47]
  • El ARN como marcador diagnóstico de diversas enfermedades, incluido el cáncer [48]

Consejos editoriales

  • Editor asociado de PLoS Genetics (2009- )
  • Editor asociado de la revista Journal of Molecular Evolution (2004-2012)
  • Miembro del Consejo Editorial de "Informes Científicos" (2015- )
  • Miembro del Consejo Editorial de PLoS ONE (2010- )
  • Miembro del Consejo Editorial de “Mobile DNA” (2009- )
  • Miembro del Consejo Editorial de “Biology Direct” (2007- )
  • Miembro del Consejo Editorial de “Biología del ARN” (2004- )
  • Miembro del Consejo Editorial de “RepBase Reports” (2001- )
  • Miembro del consejo editorial y editor europeo de "ADN y biología celular" (1986-2011)
  • Instituto de Patología Experimental

Publicaciones

  • Brosius J NCBI Lista de publicaciones

Referencias

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