Virusul care scrie înapoi: Temin, Baltimore și reverstranscriptaza, 1970
În acest articol
Virusul care scrie înapoi: Temin, Baltimore și reverstranscriptaza, 1970
Ieri am mers de la o familie la o genă (ziua 148): informația a călătorit de la un arbore genealogic la ADN. Astăzi ea merge în sens invers. Poate un virus care trăiește într-o celulă să scrie ADN pornind de la propriul ARN? Decenii la rând a fost o idee purtată dintr-o sală de conferințe în alta și adesea primită cu un zâmbet. În vara lui 1970 două laboratoare, la câteva săptămâni distanță, au adus un răspuns care a încăput pe aceleași pagini.
De la sarcomul de pui la o ipoteză
Prima verigă a acestei povești am întâlnit-o în ziua 97: sarcomul pe care Peyton Rous l-a găsit la păsări în 1911 și care se transmitea chiar și printr-un filtrat. Acest virus, virusul sarcomului Rous (RSV), a devenit o jumătate de secol mai târziu tema de doctorat a lui Howard Temin. După necrologul Academiei Naționale de Științe, în 1957 Temin era doctorand al lui Renato Dulbecco la Caltech, iar munca pe care a făcut-o în 1958-59 cu Harry Rubin, postdoctorand în laboratorul lui Dulbecco, l-a dus la presupunerea că RSV trebuia să-și integreze genomul în celula gazdă înainte de a produce virus. Această ipoteză a „provirusului” a călăuzit cercetările lui Temin vreo unsprezece ani.
Ideea n-a fost primită ușor. După necrolog, virologii nu s-au lăsat la început convinși de dovezile genetice și biochimice ale lui Temin. În comentariul Citation Classic al lui Temin, propunerea că virusurile tumorale cu ARN se înmulțesc printr-un intermediar ADN (1963-64) este descrisă ca fiind în conflict cu dogma centrală și ca acceptată general abia după lucrările din 1970. După relatarea Fundației Lasker, la conferințe se râdea deschis de el. Această ultimă informație provine dintr-o singură sursă; îi transmit doar tonul.
O prezentare la Houston, două lucrări în Nature
Relatarea Fundației Lasker așază scena la al Zecelea Congres Internațional de Cancer de la Houston: fostul lui coleg Harry Rubin vorbise împotriva ipotezei provirusului; apoi Temin a raportat că particulele RSV poartă o enzimă care face ADN din ARN. Un raport de conferință din numărul Nature din 27 iunie 1970 scrie și el că Temin a sugerat la Houston că ARN-ul poate servi drept matriță pentru sinteza ADN.
Postdoctorandul lui Temin, Satoshi Mizutani, i-a fost partener în această muncă. După relatarea Lasker, când particulelor virale tratate cu detergent li s-au adăugat unități constructive gata făcute, s-a format ADN, iar o enzimă care distruge ARN-ul a oprit formarea; deci matrița era ARN. La MIT, David Baltimore, în formularea relatării Lasker după câteva săptămâni, a găsit aceeași activitate într-un alt virus cu ARN. Unele surse dau acest virus drept un virus al leucemiei la șoareci; textul lucrării lui Baltimore nu l-am putut citi, iar rezumatul ei spune doar „virusuri tumorale cu ARN”.
Cele două lucrări au apărut în același număr. Lucrarea lui Baltimore, intitulată „Viral RNA-dependent DNA polymerase”, a fost publicată în volumul 226 din Nature datat 27 iunie 1970 (p. 1209-1211); după pagina revistei fusese primită la 2 iunie 1970. Lucrarea lui Temin și Mizutani, „RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus”, a urmat imediat (p. 1211-1213); după necrolog a fost trimisă revistei la 15 iunie 1970. Chiar și rezumatul lui Baltimore spune că „două grupuri independente” au găsit dovezi ale acestei enzime.
Reverstranscriptaza, retrovirus, provirus
Reverstranscriptaza este o enzimă care sintetizează ADN pe o matriță de ARN. Virusurile cu ARN care poartă o asemenea enzimă au format familia numită mai târziu retrovirusuri (Retroviridae). Un retrovirus care intră în celulă folosește enzima pentru a face o copie ADN a genomului său ARN; când această copie se integrează în genomul gazdei, devine „provirus”. Exact asta a propus Temin în 1959-64; ce a adus 1970 a fost că propunerea a devenit demonstrabilă cu o enzimă funcțională.
Mai e și chestiunea dogmei. „Dogma centrală” este adesea citită dur, ca și cum informația ar curge doar de la ADN la ARN și la proteină. Formularea lui Crick din 1958 spunea doar că, odată ce informația a trecut în proteină, nu mai poate ieși din ea; în privința transferului de la ARN la ADN el alesese să „tacă discret”. În articolul din Nature din 8 august 1970 (volumul 227, p. 561-563), Crick a așezat acest transfer printre „transferurile speciale”: unul care nu se petrece în majoritatea celulelor, dar se poate petrece în împrejurări speciale. Reverstranscriptaza n-a răsturnat deci dogma; a corectat lectura populară, întărită, a ei. Este un exemplu discret al motivului „știința se corectează singură”: ce a fost corectat n-a fost un experiment, ci o interpretare.
O enzimă, o familie, un premiu
După relatarea lui Temin însuși, lucrările au dus la termenul „retrovirus”, la un cadru teoretic pentru cercetarea virusurilor și la un reactiv standard al biologiei moleculare. În 1974 Temin a primit Premiul Albert Lasker pentru cercetare medicală fundamentală. Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină din 1975, „pentru descoperirile privind interacțiunea dintre virusurile tumorale și materialul genetic al celulei”, a fost împărțit în mod egal între David Baltimore, Renato Dulbecco și Howard Martin Temin. Dulbecco fusese mentorul lui Temin la Caltech; Baltimore lucrase în legătură cu el la Institutul Salk în 1965-68.
Reverstranscriptaza a intrat mai târziu în viața de zi cu zi pe două căi. La începutul anilor 1980 au fost descoperite HTLV-I și HTLV-II și legate de leucemie; în 1983 a fost izolat HIV. După rezumatul Britannica, inhibitorii reverstranscriptazei au fost primele tratamente HIV: inhibitorii nucleozidici precum AZT încheie lanțul ADN în creștere, cei nenucleozidici precum efavirenz se leagă de enzimă și îi schimbă forma. În laborator enzima se folosește pentru a face ADN complementar (ADNc) din ARN; acest ADNc poate fi amplificat prin PCR, iar RT-PCR se folosește la măsurarea cantitativă a ARN mesager.
Costuri și limite
Prima limită este ce nu a arătat descoperirea din 1970. Cele două lucrări vizau un virus de pasăre și (după sursă) un virus de șoarece; nu dovedeau rolul unui retrovirus în cancerul uman. Ca în ziua 97, e nevoie de echilibru: majoritatea cancerelor umane nu sunt cauzate de retrovirusuri. Retrovirusurile umane au fost recunoscute abia în anii 1980; unele au fost legate de cancer (HTLV), unul de imunodeficiență (HIV).
A doua limită privește dreptatea. Mizutani a fost al doilea autor al lucrării în care reverstranscriptaza a fost raportată împreună cu Temin și nu s-a numărat printre cei onorați. Deoarece un premiu Nobel poate fi împărțit între cel mult trei persoane, s-a făcut o alegere care a pus în față trei nume; o explicație a motivului pentru care Mizutani a rămas pe dinafară nu am citit. Este încă o variantă a motivului seriei „nedreptatea Nobel” (Yamagiwa, Fibiger): aici problema nu e că premiul n-a fost dat, ci al cui nume e amintit.
A treia e o ironie din viața lui Temin. După Biblioteca Linda Hall, Temin n-a fumat niciodată și a militat împotriva fumatului; în discursul Nobel a numit fumatul „cea mai mare cauză unică a cancerului evitabil”. După necrologul Academiei Naționale de Științe, el a vorbit împotriva fumatului la ceremonia Nobel. Și-a pierdut viața la 9 februarie 1994, la 59 de ani; Biblioteca Linda Hall indică drept cauză cancerul pulmonar, necrologul spune doar „cancer”. Este un ecou amar al poveștii fumatului pe care am urmărit-o în ziua 125 (Doll, Hill) și în ziua 139 (raportul Surgeon General din 1964); nimic mai mult decât sursele puse alături.
Ce a rămas
- Că informația poate curge de la ARN la ADN
- Familia retrovirusurilor și conceptul de provirus
- Enzima ca instrument de bază de laborator pentru ADNc și RT-PCR
- Enzima ca țintă în tratamentul HIV
Ce a căzut sau a slăbit
- Lectura dură a dogmei centrale ca „nu există drum de la ARN la ADN”
- Îndoiala generală față de ipoteza provirusului
- Scurtătura „informația curge într-un singur sens”
De la ideea provirusului la vara lui 1970 și mai departe: 1959-1994. Axa merge de la 1955 la 1995. Marcajele verzi sunt date pe care mai multe surse le confirmă; cele chihlimbarii arată date pe care sursele le contrazic (data ipotezei provirusului: 1959 sau 1963-64); cele albastre arată date care se sprijină pe o singură sursă. Datele cunoscute doar ca an sunt desenate la mijlocul anului. Cele patru marcaje din vara lui 1970 sunt foarte apropiate, la câteva săptămâni distanță; rândurile au fost de aceea păstrate separate.
Reverstranscrierea în urmărirea unei leucemii
Un pas de astăzi al reverstranscrierii poate fi arătat și din Turcia. Sercan și colaboratorii, de la Departamentul de Biologie Medicală și Genetică al Facultății de Medicină a Universității Dokuz Eylül, au descris într-un studiu publicat în decembrie 2012 (Turkish Journal of Hematology; DOI 10.5152/tjh.2011.76) o metodă internă, ieftină, de monitorizare a transcriptelor BCR-ABL în leucemia mieloidă cronică. După rezumat, în Turcia puține centre puteau da un rezultat fiabil de RQ-PCR pentru BCR-ABL; metoda a putut detecta o celulă BCR-ABL-pozitivă printre 10 la puterea 5 celule. După text, ADNc a fost sintetizat din ARN total cu primeri aleatori, iar PCR-ul cantitativ s-a făcut pe acest ADNc; deci pasul este o reverstranscriere. Articolul nu numește explicit enzima. BCR-ABL este produsul fuziunii pe care am văzut-o în ziua 137 la cromozomul Philadelphia; acest studiu este o încercare de a ieftini în Turcia monitorizarea acestei fuziuni cu o metodă internă. Este un singur studiu; nu reprezintă practica generală din Turcia.
Din 1911 până astăzi
Ce a fost verificat și ce rămâne nesigur
- Data ipotezei provirusului: Necrologul Academiei Naționale de Științe scrie că munca din 1958-59 cu Rubin l-a dus pe Temin la presupunerea că RSV își integrează genomul în gazdă; un alt rezumat biografic spune 1959 (o pagină citită la adresa biografiei lui Temin de pe site-ul Nobel). Comentariul Citation Classic al lui Temin dă 1963-64, articolul Bibliotecii Linda Hall 1964. Este o contradicție; probabil o distincție între „prima idee” și propunerea „provirusului ADN”, dar sursele n-o spun explicit. Marcată cu chihlimbariu în figură.
- Datele Nature: Data publicării 27 iunie 1970, volumul 226: se potrivesc pagina lucrării lui Baltimore, necrologul, relatarea Lasker și raportul de conferință din același număr. Datele „primirii” sunt din surse unice: pentru Baltimore 2 iunie (pagina revistei), pentru Temin și Mizutani 15 iunie (necrologul). Pagina proprie a revistei pentru lucrarea lui Temin și Mizutani n-am putut-o accesa.
- Cine a fost primul? Britannica scrie că cele două anunțuri au fost independente, fără a indica ordinea. După relatarea Lasker, rezultatul lui Baltimore a venit „după câteva săptămâni” de la anunțul lui Temin la Houston; datele primirii la revistă sunt în favoarea lui Baltimore (2 iunie, 15 iunie). Depinde dacă măsura este prezentarea la congres sau trimiterea la revistă. Data exactă a Houstonului nu am verificat-o.
- Virusul lui Baltimore: O bibliografie de istorie și necrologul vorbesc de virusuri de șoarece; rezumatul din Nature spune doar „virusuri tumorale cu ARN”; textul lucrării nu l-am citit.
- Mizutani: Că era postdoctorand și detaliile experimentului (detergent, RNaza) sunt din relatarea Lasker. O explicație a excluderii lui din Nobel n-am citit; regula „cel mult trei persoane” este cunoștință generală.
- Spiegelman: Raportul de conferință din același număr Nature scrie că Spiegelman a raportat că produsul reacțiilor de polimerază din preparate de virusuri tumorale este ADN. Detaliile contribuției lui nu le-am verificat; nu apare în acest text.
- Crick: Formularea din 1958 și articolul din 1970 (8 august 1970, Nature 227:561-563) au fost citite din articolul însuși; cuvântul „reverstranscriptază” nu apare în acel articol.
- Nobel: Motivarea și cei trei laureați de pe site-ul Nobel; „mentor” și „a lucrat în legătură” din Biblioteca Linda Hall (pentru Temin) și biografia Nobel a lui Baltimore (Salk, 1965-68).
- Sfârșitul vieții lui Temin: 9 februarie 1994, la 59 de ani (necrolog, Linda Hall). Cauza cancer pulmonar din Linda Hall; necrologul spune doar „cancer”. Că nu a fumat niciodată provine dintr-o singură sursă.
- Discursul despre fumat: Linda Hall spune „discurs Nobel”, necrologul „ceremonie/banchet”; în text m-am limitat la „ceremonia Nobel”.
- Studiul turc: Lista autorilor, instituția și DOI din sursă; numele revistei și data decembrie 2012 din înregistrarea DOAJ. Volumul și paginile nu le-am verificat. Articolul nu menționează cuvintele „reverstranscriptază”.
- Caseta de ieri: Datele și citările Nature, ipoteza provirusului a lui Temin și Nobelul din 1975, promise în caseta „Mâine” din ziua 148, au fost tratate; Rous (ziua 97) s-a întors.
O lege, un nume: „War on Cancer”, 1971
Astăzi direcția unei enzime s-a schimbat. Mâine se schimbă limbajul unei națiuni: Legea Națională a Cancerului semnată de președintele Nixon în 1971 este încă amintită drept „War on Cancer”. Voi verifica întinderea legii, data semnării și rolul Marei Lasker și voi trata acel nume istoric, între ghilimele, într-un context critic.
Nota autorului: În acest text am încercat mai ales să țin separate două lucruri: cine a publicat primul și cine a anunțat primul. Sursele nu le pun pe aceeași cântar și nici eu nu le-am pus. Ce-mi place în povestea lui Temin nu e atât cum o ipoteză a devenit dovadă prin intermediul unei enzime, cât cum a putut fi purtată ipoteza aceea chiar și când se râdea de ea; dar cum detaliile acelui râs provin dintr-o singură sursă, i-am transmis doar tonul.
Surse și lecturi suplimentare
- Temin HM, Mizutani S. RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus. Nature 1970;226(5252):1211-1213 (date verificate; textul nu a fost citit).
- Baltimore D. Viral RNA-dependent DNA polymerase: RNA-dependent DNA polymerase in virions of RNA tumour viruses. Nature 1970;226(5252):1209-1211. doi:10.1038/2261209a0 (citit doar rezumatul).
- Temin HM. Citation Classic commentary on "RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus." Current Contents 1977;(47), 21 noiembrie. garfield.library.upenn.edu (citit cu un instrument de rezumare).
- National Academy of Sciences. Biographical Memoirs, volumul 79 (2001): Howard M. Temin. nationalacademies.org (citit cu un instrument de rezumare; numele autorului neverificat).
- Lasker Foundation. The backward enzyme. laskerfoundation.org (citit cu un instrument de rezumare).
- Crick F. Central dogma of molecular biology. Nature 1970;227(5258):561-563 (citit cu un instrument de rezumare).
- Our Virology Correspondent. Animal viruses: cells modified. Nature 1970;226:1201 (citit cu un instrument de rezumare; raport de conferință).
- Nobel Prize. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1975: summary; Howard M. Temin and David Baltimore, biographical. nobelprize.org (citit cu un instrument de rezumare).
- Britannica. Reverse transcriptase: discovery and impacts. britannica.com (citit cu un instrument de rezumare).
- Linda Hall Library. Scientist of the Day: Howard Temin. lindahall.org (citit cu un instrument de rezumare).
- Sercan HÖ, Öztürk I, Çalışkan C, Pehlivan M, Sercan Z. An in-house method for molecular monitoring of BCR-ABL. Turk J Hematol 2012. doi:10.5152/tjh.2011.76 (citit cu un instrument de rezumare; volumul și paginile neverificate).
- Mukherjee S. The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer. New York: Scribner; 2010 (context general; partea relevantă nu a fost recitită pentru acest text).
Acest text este ziua 149 din seria „365 de zile de istorie a cancerului” și prezintă descoperirea reverstranscriptazei ca lectură istorică. Este conținut istoric-popular, nu diagnostic și nici recomandare de tratament. Pentru deciziile de tratament discutați cu medicul dumneavoastră. Sursele au fost verificate; detaliile care se sprijină pe o singură sursă secundară, doar pe un rezumat sau pe un text care n-a putut fi citit sunt marcate în notele de verificare a faptelor.
Ți-a fost util acest articol?
Feedbackul tău ne ajută să îmbunătățim conținutul.
