Φρανσουά Ζακόμπ

Ο Φρανσουά Ζακόμπ (François Jacob, 17 Ιουνίου 1920 – 19 Απριλίου 2013) ήταν Γάλλος βιολόγος που, μαζί με τον Ζακ Μονό, ανέπτυξε την ιδέα ότι ο έλεγχος των ενζύμων σε όλα τα κύτταρα επιτυγχάνεται από τη φύση με τη διαδικασία της γενετικής μεταγραφής. Ο Ζακόμπ μοιράστηκε το Βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας και Ιατρικής το 1965 με τους Μονό και Αντρέ Λβοφ.

 Ο Ζακόμπ ήταν το μοναδικό παιδί των Γαλλοεβραίων Σιμόν και Τερέζ Ζακόμπ. Γεννήθηκε στο Νανσύ και έμαθε να διαβάζει προτού πάει στο σχολείο. Ο Αλμπέρ Φρανκ, ο παππούς του από την πλευρά της μητέρας του, στρατηγός τεσσάρων αστέρων, ήταν το πρότυπό του όταν ο Ζακόμπ ήταν παιδί. Φοίτησε στο Λύκειο Καρνό των Παρισίων, το οποίο στην αυτοβιογραφία του περιγράφει ως «ένα κλουβί». Σύντομα μετά το μπαρ μιτζβά του έπαψε να πιστεύει στον Θεό. Παρά το ότι ενδιαφερόταν για τη φυσική και τα μαθηματικά, στα οποία είχε και ταλέντο, ο Ζακόμπ απεχθανόταν την προοπτική να περάσει δύο ακόμα χρόνια από τη ζωή του «σε ένα ακόμα πιο δρακόντειο καθεστώς» για να προετοιμασθεί για την εισαγωγή του στην École Polytechnique. Μετά και από την παρακολούθηση μιας χειρουργικής επεμβάσεως, κάτι που αποκρυστάλλωσε το «ελαφρό ενδιαφέρον» του για την ιατρική, έδωσε εξετάσεις και πέρασε στην Ιατρική ΣχολήΚατά τη διάρκεια της γερμανικής κατοχής και μετά τον θάνατο της μητέρας του ο Ζακόμπ διέφυγε στη Μεγάλη Βρετανία για να συμμετάσχει στον πόλεμο. Παρά το ότι είχε συμπληρώσει μόλις το δεύτερο έτος της Ιατρικής Σχολής, εντάχθηκε στην ιατρική ομάδα της 2ης Τεθωρακισμένης Μεραρχίας το 1940. Τραυματίσθηκε σε μία γερμανική αεροπορική επιδρομή το 1944 και επέστρεψε στο απελευθερωμένο πλέον Παρίσι την 1η Αυγούστου 1944. Για τη δράση του στον πόλεμο παρασημοφορήθηκε με τον «Σταυρό της Απελευθερώσεως» και τον «Πολεμικό Σταυρό 1939–1945». Μετά την ανάρρωσή του, ο Ζακόμπ επέστρεψε στην ιατρική σχολή και άρχισε να ερευνά την τυροθρικίνη και να μαθαίνει τις μεθόδους της βακτηριολογίας. Ολοκήρωσε μία διατριβή που ο ίδιος χαρακτήρισε ως «αναπαραγωγή αμερικανικού έργου» πάνω στην αποτελεσματικότητα του παραπάνω αντιβιοτικού εναντίον τοπικών μολύνσεων, και πήρε το πτυχίο της Ιατρικής το 1947. Παρά το ότι τον προσέλκυε η επιστημονική έρευνα, άρχισε να εργάζεται στο Κέντρο Καμπανέλ, όπου είχε εργασθεί και για τη διατριβή του. Ασχολήθηκε εκεί με την παραγωγή της τυροθρικίνης. Την ίδια περίοδο γνώρισε τη μελλοντική του σύζυγο τη Λίζ Μπλοχ. Το 1961 οι Ζακόμπ και Μονό ερεύνησαν την ιδέα ότι ο έλεγχος των επιπέδων της γενετικής εκφράσεως των ενζύμων στο εσωτερικό των κυττάρων προκύπτει από τη ρύθμιση της μεταγραφής των ακολουθιών DNA. Τα πειράματα και οι ιδέες τους έδωσαν πνοή στο καινοφανές πεδίο της μοριακής αναπτυξιακής βιολογίας και ειδικότερα στη ρύθμιση της μεταγραφής του DNA. Για πολλά χρόνια ήταν γνωστό πως τα βακτήρια και άλλα κύτταρα μπορούσαν να αντιδρούν στις εξωτερικές συνθήκες ρυθμίζοντας τα επίπεδα των κρίσιμων μεταβολικών τους ενζύμων και/ή τη δράση αυτών των ενζύμων. Αν π.χ. ένα βακτήριο, βρεθεί μέσα σε έναν ζωμό που περιέχει λακτόζη αντί της απλούστερης γλυκόζης που καταναλώνει συνήθως, πρέπει να προσαρμοσθεί στην ανάγκη να: 1) Προσλαμβάνει τη λακτόζη, 2) να τη διασπά στα συστατικά της γλυκόζη και γαλακτόζη, και 3) να μετατρέπει τη γαλακτόζη και σε γλυκόζη. Γνωστό ήταν επίσης ότι τα κύτταρα αυξάνουν την παραγωγή των ενζύμων που επιτελούν τα βήματα αυτά μόνο όταν εκτίθενται σε λακτόζη. Αλλά η μέθοδος της ρυθμίσεως της παραγωγής τους δεν ήταν κατανοητή. Με την ανακάλυψη της σημασίας του DNA, έγινε αντιληπτό ότι όλες οι πρωτεΐνες παράγονταν με κάποιο τρόπο από τον γενετικό του κώδικα, και ότι αυτή η διαδικασία ίσως να αποτελούσε ένα σημείο-κλειδί για τον έλεγχο του ρυθμού παραγωγής τους. Οι Ζακόμπ και Μονό πραγματοποίησαν πειραματικές και θεωρητικές ανακαλύψεις που απέδειξαν ότι στην περίπτωση του παραπάνω συστήματος της λακτόζης (στο κολοβακτηρίδιο E. coli) υπάρχουν ειδικές πρωτεΐνες αφιερωμένες στην καταστολή της μεταγραφής του DNA σε RNA, που με τη σειρά του παράγει τα ένζυμα. Αυτός ο καταστολέας (ο καταστολέας lac) παράγεται στο εσωτερικό όλων των κυττάρων και προσδένεται απευθείας στο DNA στα γονίδια που ελέγχει, εμποδίζοντας με τον όγκο του τον μηχανισμό μεταγραφής από το να αποκτήσει πρόσβαση στα επίμαχα σημεία του μορίου του DNA. Αλλά όταν υπάρχει λακτόζη, αυτός ο καταστολέας προσδένεται στα μόριά της, οπότε δεν μπορεί ταυτόχρονα να προσδένεται στο DNA, και η παρεμπόδιση της μεταγραφής του ενζύμου αναιρείται. Με τον τρόπο αυτό δομείται ένας δυνατός βρόχος αναδράσεως, που επιτρέπει την παραγωγή των πρωτεϊνών που διασπούν τη λακτόζη μόνο όταν αυτές χρειάζονται. Οι Ζακόμπ και Μονό επεξέτειναν αρχικώς αυτό το μοντέλο σε όλα τα γονίδια σε όλους τους οργανισμούς. Η ρύθμιση της δράσεως των ενζύμων έχει σήμερα αναπτυχθεί σε ένα πολύ μεγάλο πεδίο της μοριακής βιολογίας, αλλά στην πραγματικότητα επιδεικνύει τεράστια ποικιλία στους μηχανισμούς και πολλά επίπεδα πολυπλοκότητας. Οι σημερινοί ερευνητές ανακαλύπτουν ρυθμιστικούς μηχανισμούς σε κάθε βήμα των διαδικασιών εκφράσεως γενετικών πληροφοριών που θα μπορούσαν να φαντασθούν. Στο σχετικώς απλό γονιδίωμα της μαγιάς (saccharomyces cerevisiae), τα 405 από τα 6.419 γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες εμπλέκονται απευθείας στον μεταγραφικό έλεγχο, ενώ ένζυμα κωδικοποιούν τα 1.938 γονίδια. Εκτός από το Βραβείο Νόμπελ, ο Φρανσουά Ζακόμπ έχει τιμηθεί και με: Το «Μέγα Βραβείο Charles-Leopold Mayer» της Γαλλικής Ακαδημίας Επιστημών το 1962 Το «Βραβείο Lewis Thomas για τη συγγραφή επιστημονικών θεμάτων» το 1996 Την εκλογή του ως μέλους της Γαλλικής Ακαδημίας το 1996 (έδρα 38) Jacob, François & E.L. Wollman: Sexuality and the Genetics of Bacteria. Academic Press, 1961 OCLC 251900319 Jacob, François: The Possible & The Actual. Pantheon Books, 1982 ISBN 9780295958880 Jacob, François: The Statue Within: An Autobiography, Basic Books, 1988. ISBN 978-0-465-08223-0, νέα έκδοση: 9780879694760 Jacob, François: The Logic of Life, Princeton University Press, 1993 ISBN 0394472462 Jacob, François: Of Flies, Mice and Men, Harvard University Press, 1998 ISBN 9780674631113 Jacob, F.; Perrin, D.; Sánchez, C.; Monod, J.; Edelstein, S. (2005). «The operon: A group of genes with expression coordinated by an operator. C.R.Acad. Sci. Paris 250 (1960) 1727-1729». Comptes rendus biologies 328 (6): 514–520. doi:10.1016/j.crvi.2005.04.005. PMID 15999435. Ullmann, A.; Jacob, F.; Monod, J. (1968). «On the subunit structure of wild-type versus complemented beta-galactosidase of Escherichia coli». Journal of Molecular Biology 32 (1): 1–13. doi:10.1016/0022-2836(68)90140-X. PMID 4868117. Ullmann, A.; Jacob, F.; Monod, J. (1967). «Characterization by in vitro complementation of a peptide corresponding to an operator-proximal segment of the beta-galactosidase structural gene of Escherichia coli». Journal of Molecular Biology 24 (2): 339–343. doi:10.1016/0022-2836(67)90341-5. PMID 5339877. Ullmann, A.; Perrin, D.; Jacob, F.; Monod, J. (1965). «Identification, by in vitro complementation and purification, of a peptide fraction of Escherichia coli beta-galactosidase». Journal of Molecular Biology 12 (3): 918–923. doi:10.1016/S0022-2836(65)80338-2. PMID 4285628. Willson, C.; Perrin, D.; Cohn, M.; Jacob, F.; Monod, J. (1964). «Non-Inducible Mutants of the Regulator Gene in the "lactose" System of Escherichia Coli». Journal of Molecular Biology 8: 582–592. doi:10.1016/S0022-2836(64)80013-9. PMID 14153528. Jacob, F.; Ullman, A.; Monod, J. (1964). «The Promotor, A Genetic Element Necessary to the Expression of an Operon». Comptes rendus hebdomadaires des seances de l'Academie des sciences 258: 3125–3128. PMID 14143651. Jacob, F.; Monod, J. (1964). «Biochemical and Genetic Mechanisms of Regulation in the Bacterial Cell». Bulletin de la Societe de chimie biologique 46: 1499–1532. PMID 14270538. Monod, J.; Changeux, J.; Jacob, F. (1963). «Allosteric proteins and cellular control systems». Journal of Molecular Biology 6: 306–329. doi:10.1016/S0022-2836(63)80091-1. PMID 13936070. Jacob, F.; Sussman, R.; Monod, J. (1962). «On the nature of the repressor ensuring the immunity of lysogenic bacteria». Comptes rendus hebdomadaires des seances de l'Academie des sciences 254: 4214–4216. PMID 14036499. Jacob, F.; Monod, J. (1961). «Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins». Journal of Molecular Biology 3: 318–356. doi:10.1016/S0022-2836(61)80072-7. PMID 13718526. Monod, J.; Jacob, F. (1961). «Teleonomic mechanisms in cellular metabolism, growth, and differentiation». Cold Spring Harbor symposia on quantitative biology 26: 389–401. doi:10.1101/sqb.1961.026.01.048. PMID 14475415. Perrin, D.; Jacob, F.; Monod, J. (1960). «Induced biosynthesis of a genetically modified protein not presenting affinity for the inductor». Comptes rendus hebdomadaires des seances de l'Academie des sciences 251: 155–157. PMID 13734531. Buttin, G.; Jacob, F.; Monod, J. (1960). «Constituent synthesis of galactokinase following the development of lambda bacteriophages in Escherichia coli K 12». Comptes rendus hebdomadaires des seances de l'Academie des sciences 250: 2471–2473. PMID 13806544. Jacob, F.; Perrin, D.; Sánchez, C.; Monod, J. (Feb 1960). «L'opéron : groupe de gènes à expression coordonnée par un opérateur [Operon: a group of genes with the expression coordinated by an operator]». Comptes rendus hebdomadaires des seances de l'Academie des sciences 250 (6): 1727–1729. ISSN 0001-4036. PMID 14406329. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2016-03-04. https://web.archive.org/web/20160304051132/http://www.weizmann.ac.il/complex/tlusty/courses/landmark/JacobMonod1960.pdf. Ανακτήθηκε στις 2016-03-25. Jacob, F.; Monod, J. (1959). «Genes of structure and genes of regulation in the biosynthesis of proteins». Comptes rendus hebdomadaires des seances de l'Academie des sciences 249: 1282–1284. PMID 14406327. Pardee, A.; Jacob, F.; Monod, J. (1958). «The role of the inducible alleles and the constitutive alleles in the synthesis of beta-galactosidase in zygotes of Escherichia coli». Comptes rendus hebdomadaires des seances de l'Academie des sciences 246 (21): 3125–3128. PMID 13547552. Jacob, F.; Torriani, A.; Monod, J. (1951). «Effect of ultraviolet rays on the biosynthesis of galactosidase and on the multiplication of T2 bacteriophage in Escherichia coli». Comptes rendus hebdomadaires des seances de l'Academie des sciences 233 (20): 1230–1232. PMID 14905606. Βιογραφία στον ιστότοπο των Βραβείων Νόμπελ Ο Φ. Ζακόμπ διηγείται τη ζωή του στο «Web of Stories»