Бернар Дюжон [1] — французский генетик , родился 8 августа 1947 года в Мёдоне (департамент О-де-Сен). С 2015 года — почётный профессор Сорбонны и Института Пастера [2]. Член Французской академии наук [3] .
Бернар Дюжон вырос подростком в пригороде Парижа и пошел в школу в Мезон-Лафит, где его родители поселились в 1958 году. Он очень рано заинтересовался биологией и в возрасте одиннадцати лет начал собирать биологический материал из своей естественной среды обитания, растений, окаменелостей, насекомых, ракушек и т. д. В 1965 году он стал лауреатом Concours Général , общенационального ежегодного конкурса, в то же время он получал степень бакалавра . Он начал изучать биологию на факультете наук Парижа в том же году. Он окончил учебу в числе 1% лучших студентов и получил возможность побороться за устный экзамен в престижной Высшей нормальной школе ( ENS rue d'Ulm ), занял первое место и был принят туда в следующем году (1966). Поэтому он стал нормальным в раннем возрасте 19 лет, когда большинство студентов, привлеченных этой карьерой, все еще готовятся в специализированных школах к этому письменному и устному конкурсу. Там он посещал лекции на факультете наук в течение двух лет, прежде чем выбрать генетику в качестве специализации на третьем курсе. После получения степени магистра по генетике в Университете Пьера и Марии Кюри в Париже (1968), он получил Диплом о продвинутых исследованиях (DEA) по продвинутой генетике (1969). Впоследствии, вместо подготовки к агрегации , которая гарантировала бы постоянную должность в системе образования, он решил продолжить обучение в докторантуре под руководством Петра Слонимского , польско-французского генетика, в кампусе CNRS в Жиф-сюр-Иветт , в южном пригороде Парижа. В то же время он был принят на работу в CNRS в качестве младшего научного сотрудника (1970), что позволило ему завершить свою докторскую диссертацию, одновременно получая зарплату, чтобы содержать свою семью. В конце концов, в 1976 году он получил докторскую степень в области естественных наук , специализируясь на генетике , в Университете Пьера и Марии Кюри . [4]
Он был стажером, затем атташе , поверенным и научным руководителем в CNRS с 1970 по 1983 год, затем профессором в Университете Пьера и Марии Кюри с 1983 по 2015 год, в то же время внештатным доцентом в Политехнической школе (1984-1988). С 1989 по 1992 год он был заведующим лабораторией в Институте Пастера , затем профессором с 1993 по 2015 год. [5] Он был главой Unité de Génétique Moléculaire des Levures с 1989 года до своей отставки в 2015 году.
Среди других функций, которые он занимал в течение своей карьеры, он был назначен заместителем генерального директора по научной работе Института Пастера с 2006 по 2008 год генеральным директором Элис Дотри, а с 1997 по 2011 год он был старшим членом Университетского института Франции . [6] Он является почетным профессором Института Пастера .
Научная работа Бернара Дюжона сосредоточена на генетическом материале эукариотических организмов, его организации, динамике, функционировании и эволюции. Большая часть его работы использовала дрожжи Saccharomyces cerevisiae в качестве экспериментального материала, но он также интересовался изучением других дрожжей биотехнологического или медицинского назначения, таких как Kluyveromyces lactis и Candida glabrata .
В Жиф-сюр-Иветт Бернар Дюжон начал изучать странный генетический феномен, связанный с митохондриальной генетикой , изучение которой все еще находилось в зачаточном состоянии. [7] При скрещивании двух гаплоидных видов дрожжей, несущих различные митохондриальные мутации , придающие устойчивость к эритромицину или хлорамфениколу , сегрегация аллелей не следовала менделевским правилам, и рекомбинанты появлялись в загадочных пропорциях. В то время никто не имел никакого представления о генетическом содержании митохондрий , за исключением того, что они содержали ДНК . Бернар Дюжон изучал определенный митохондриальный локус, называемый омега , который мог присутствовать в виде двух различных аллелей, омега+ или омега- . Генетические скрещивания между дрожжевыми клетками, несущими различные аллели, приводили к сильно искаженному наследованию у потомства, поскольку почти все клетки в конечном итоге несли аллель омега+ ! В 1974 году он предложил модель, в которой генная конверсия аллеля омега- в омега+ достигалась путем гомологичной рекомбинации , заменяя один аллель другим, копируя в процессе фланкирующие мутации эритромицина и хлорамфеникола.
Примерно в то же время были открыты технологии рекомбинантной ДНК и рестриктазы . В 1977 году независимые исследования Фреда Сэнгера с одной стороны и Уолтера Гилберта и Аллана Максама с другой привели к изобретению двух различных методов секвенирования ДНК. Позже в том же году были открыты интроны . Исследования термической денатурации с Франсуа Мишелем, другим учеником Петра Слонимского , предположили, что омега может быть интроном. Бернар Дюжон связался с Уолтером Гилбертом в Гарвардском университете по поводу возможности приехать в его лабораторию на короткий постдокторский период, чтобы секвенировать локус омега . Он переехал в Гарвард в следующем году и в 1979 году получил последовательность того, что стало первым описанным мобильным интроном. [8] Но самым удивительным результатом было не то, что омега действительно была интроном, а то, что она содержала открытую рамку считывания , предположительно кодирующую белок из 235 аминокислот без гомологии с каким-либо известным белком. В то время не предполагалось, что интрон кодирует. Может ли быть, что кодируемый белок играет роль в мобильности интронов между штаммами омега- и омега+ ? [9]
Вернувшись в Жиф-сюр-Иветт в 1981 году, Бернар Дюжон собрал небольшую команду в старом лабораторном помещении, предоставленном Петром Слонимским . К нему быстро присоединился Франсуа Мишель, а позже к нему присоединились Ален Жакье, Хью Блан, Пьер Деу и Лоренс Колло, а также временные посетители, такие как Уолт Фангман из Вашингтонского университета . Они обнаружили, что омега- интрон присутствует в других видах дрожжей, собранных в Гарварде. После секвенирования нескольких других интронов Франсуа Мишель обнаружил, что эти интроны могут быть свернуты в петли-стебли , структуры которых (если не их последовательности) были сохранены. Это предполагало, что они могут быть напрямую вовлечены в механизм сплайсинга , определяя соединения экзон-интрон. Кроме того, они обнаружили, что существуют две различные интронные структуры, определяющие то, что они назвали интронами группы I [10] и группы II , номенклатура, которая используется и сегодня. Они опубликовали свои модели сворачивания интронов в журнале Biochimie в 1982 году, и эта статья быстро стала справочным материалом для исследователей в этой области. [11]
Но точная функция белка, кодируемого омега , все еще была неизвестна. Бернар Дюжон решил адаптировать митохондриальный ген к универсальному генетическому коду , чтобы иметь возможность экспрессировать его в гетерологичной системе. В то время это был настоящий tour de force , поскольку синтез олигонуклеотидов и мутагенез in vitro были редки и недоступны в Жиф-сюр-Иветт . К счастью, Бернар Дюжон встретил Франсиса Галибера, который работал в Hôpital Saint Louis в Париже и который только что вернулся из лаборатории Фреда Сенгера , чтобы создать свою собственную лабораторию. В то время он был единственным во Франции, кто мог синтезировать олигонуклеотиды . С помощью олигонуклеотидов Франсиса Галибера Бернар Дюжон модифицировал 26 из 235 кодонов рамки считывания омега , чтобы адаптировать ее к универсальному генетическому коду. Синтез полученного белка в Escherichia coli в присутствии плазмиды, несущей омега - последовательность, показал без какой-либо двусмысленности в 1985 году, что омега- белок представляет собой двухцепочечную ДНК- эндонуклеазу , как и было предсказано моделью 12 лет назад. [12] Впоследствии эта нуклеаза получила общепринятое название I- Sce I , [13] первая открытая эндонуклеаза с самонаведением интронов, первая в своем роде, но за ней быстро последовали десятки других.
В 1987 году Институт Пастера опубликовал объявление о поиске генетика дрожжей . Бернар Дюжон подал заявку и покинул Жиф-сюр-Иветт, чтобы переехать в Париж. В этой новой научной среде он использовал I- Sce I с целью создания уникальных двухцепочечных разрывов в сложных геномах, таких как геном мыши, [14] растений или человека, в сотрудничестве со многими учеными по всему миру. В сотрудничестве с лабораторией Жана-Франсуа Николя в Институте Пастера Арно Перрен и Андре Шулика (которые позже стали двумя основателями биотехнологической компании Cellectis ) смогли провести первую замену генов в клетках мыши с использованием I- Sce I , [15] в то же время Мария Джасин в Соединенных Штатах проводила аналогичные эксперименты в клетках человека. [16]
В 1988 году Андре Гоффо, бельгийский генетик дрожжей из Университета Лувен-ля-Нёв, убедил Европейскую комиссию поддержать полное секвенирование генома дрожжей. [17] Под его руководством 30 европейских лабораторий объединились в этом начинании. Их целью было секвенировать 10 кб ДНК за два года, чтобы завершить последовательность хромосомы III, одной из самых маленьких. [18] Позже к ним присоединились другие лаборатории по всему миру, чтобы помочь секвенировать 15 других хромосом. Бернар Дюжон принимал активное участие в этом проекте и был одной из ведущих фигур программы по дрожжам. Он координировал секвенирование двух хромосом из шестнадцати (XI и XV) [19] [20] , а карта третьей хромосомы (VII) была составлена Эрве Теттеленом, учеником Андре Гоффо, с использованием технологии фрагментации хромосомы I- Sce I, разработанной в то же время. [21] Последовательность генома дрожжей была завершена в 1995 году и опубликована год спустя. [22] В ходе этого проекта было обнаружено, что треть секвенированных генов не имела гомологов ни в одной базе данных (так называемые «сироты»). [23] Чрезвычайно высокий уровень избыточности генов , обусловленный — по крайней мере частично — древней дупликацией всего генома у предка вида Saccharomyces , привел к новой эре в биологии. [24] Геномика , недавно родившаяся как новая наука, будет изучать целые геномы, а не отдельные гены, и пытаться понять организацию и эволюцию генома.
В то время как Бернар Дюжон участвовал в программе EUROFAN, направленной на определение функции всех обнаруженных генов, он начал совершенно другой подход, основанный на сравнительной геномике дрожжей . Одиль Озье-Калогеропулос и ее студент-магистр Ален Мальпертюй произвели 600 прочтений последовательностей дрожжей, представляющих биотехнологический интерес, Kluyveromyces lactis . Это позволило им идентифицировать сотни новых генов путем прямого сравнения с геномом S. cerevisiae . [25] По аналогии с экспрессируемыми метками последовательностей (EST), которые широко использовались в то время в качестве прокси для оценки количества различных человеческих генов и тканей их экспрессии, Ален Мальпертюй придумал для этих последовательностей метки случайных последовательностей (RST), и эта аббревиатура впоследствии была сохранена для дальнейших подобных исследований.
После неформального обсуждения с Жаном Вайссенбахом , главой Génoscope , крупнейшего центра секвенирования во Франции, Бернар Дюжон связался с двумя французскими генетиками, которые, как известно, интересовались нетрадиционными видами дрожжей: Жан-Люком Сусье из Страсбургского университета и Клодом Гайарденом из Национального центра агрономии ( INRA ) в Гриньоне. Вместе с несколькими французскими лабораториями, разделяющими схожие научные интересы, они решили секвенировать с низким покрытием 13 видов дрожжей, представляющих различные ветви Saccharomycotina ( ранее известных как Hemiascomycetes ), некоторые из которых представляли биотехнологический или медицинский интерес. В конце 1998 года Génoscope предложил 50 000 прочтений последовательностей для этого проекта, 40 миллионов нуклеотидов, что примерно соответствует 0,2-0,4 X покрытию каждого из 13 геномов. В общей сложности было обнаружено 20 000 новых генов, что позволило сравнить расхождение последовательностей, синтению , избыточность генов и функции среди этих 13 видов, а также между ними и S. cerevisiae . Эти дрожжи выявили на уровне своих геномов большие эволюционные расстояния между ними. Их сравнение позволило разработать новые теории о молекулярных механизмах эволюции эукариотических геномов, которые, благодаря силе генетики в S. cerevisiae , могут быть напрямую подвергнуты экспериментам. Результаты были опубликованы в специальном выпуске FEBS Letters , под редакцией Хорста Фельдмана, и появились в печати всего за несколько дней до конца 20-го века. [26]
После этого проекта, ставшего вехой для последующих исследований сравнительной геномики дрожжей , CNRS предложил поддержать французский консорциум под названием Génolevures ( levure — французское слово для обозначения дрожжей ). Обратите внимание, что финансовая поддержка была ограничена координацией, но не охватывала секвенирование или последующий анализ данных. Консорциум Génolevures полностью секвенировал четыре генома дрожжей: Candida glabrata , Kluyveromyces lactis , Debaryomyces hansenii и Yarrowia lipolytica . Из этих последовательностей были проведены многочисленные функциональные и сравнительные исследования, включая гены, участвующие в репликации , рекомбинации и репарации, [27] спаривании и мейозе , [28] коротких и длинных тандемных повторах , генах тРНК , интронах , псевдогенах , теломерах и субтеломерах и эволюции генетического кода . Эти результаты были опубликованы в журнале Nature [29] , а также в нескольких других научных журналах. [30] [31]
Секвенирование геномов дрожжей привело к открытию множества новых генов с неизвестной функцией, филогенетически не связанных. Это привело к вопросу об их происхождении. Бернар Дюжон попытался решить эту проблему, создав экспериментальную систему для изучения эволюции генов тРНК . В ходе этих экспериментов он обнаружил, что штаммы дрожжей, в которых необходимая амино-ацил-тРНК-синтетаза была заменена ее гомологом из Yarrowia lipolytica , отдаленно родственных дрожжей, были крайне непригодны. Однако ревертанты нормального роста появлялись в культуре с высокой частотой. Полногеномное секвенирование этих мутантов показало, что хромосомный сегмент, содержащий чужеродную тРНК-синтетазу, был амплифицирован механизмом катящегося круга , создавая множество аберрантных хромосомных структур в условиях постоянной эволюции. Во время поиска дупликации тРНК Бернар Дюжон обнаружил амплификацию ее родственной тРНК-синтетазы. [32]
Увлеченный межвидовыми гибридизациями , которые спонтанно часто происходили в природе, последний научный проект Бернара Дюжона заключался в создании искусственных видов дрожжей, полученных в результате принудительной гибридизации между двумя известными видами дрожжей, и изучении эволюции генома этих новых гибридов. Это был докторский проект Люсии Моралес, последней из многих студентов, обученных Бернаром Дюжоном в течение его долгой карьеры. Создание этих гибридов на лабораторном столе оказалось для меня гораздо более сложной задачей, чем изначально ожидалось, что предполагает, что лабораторные условия могут не благоприятствовать межвидовым гибридизациям между отдаленными видами дрожжей. [33]
Бернар Дюжон вышел на пенсию в 2015 году в возрасте 68 лет и стал почетным профессором . За 26 лет работы Unité de Génétique Moléculaire des Levures там работали более 120 человек, было выпущено 250 научных публикаций, которыми поделились с более чем 800 коллегами по всему миру, и защищено 22 докторские диссертации и Habilitations à diriger des recherches . Как сказал Бернар Дюжон в конце своей речи при выходе на пенсию в марте 2016 года: «Научные исследования были успешной глобализацией».
Многие из его бывших студентов или постдокторантов продолжили биологические исследования или смежные области, многие из них получили должности в академических исследованиях и открыли собственные лаборатории во Франции или за границей (в алфавитном порядке): Гийом Шанфро ( Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе ), Лоуренс Колло (Институт Imagine ), Ален Жакье ( Институт Пастера ), Ромен Кошуль ( Институт Пастера ), Эммануэль Фабр ( Больница Сен-Луи ), Сесиль Фэйрхед ( Университет Париж-Сакле ), Жиль Фишер ( Университет Сорбонны ), Бертран Льоренте ( Университет Экс-Марсель ), Франсуа Мишель ( Жиф-сюр-Иветт ), Анн Плесси ( Парижский университет Дидро ), Эммануэль Талла ( Университет Экс-Марсель ), Эрве Тетлен ( Университет Мэриленда ) и Тереза Тейшейра-Фернандес ( Университет Сорбонны ).
Бернар Дюжон является автором вульгаризационной книги по генетике [34], а также учебника под названием Trajectoires de la génétique [35] . Недавно он опубликовал воспоминания о своей научной и личной жизни в FEMS Yeast Research [36] .
Он является членом Academia Europaea (с 2000 года), членом Французской академии наук (с 2002 года) и членом Национальной академии изобретателей США с 2017 года. Он был вице-президентом Французского общества генетики.
Он стал лауреатом премии Терезы Лебрассер от Фонда Франции (1991), премии Рене и Андре Дюкесн (2009) и был удостоен звания почетного доктора Университета Перуджи , Италия (2016).
Он стал кавалером Национального ордена Почетного легиона в 2000 году, кавалером Национального ордена за заслуги в 2014 году и кавалером Академических пальм в 2018 году.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )