Donald D. Brown, embriologo rivoluzionario (1931

Jul 09, 2023

Susan A. Gerbi è la professoressa di biochimica George Eggleston alla Brown University di Providence, Rhode Island. Incontrò Don per la prima volta alla fine degli anni '60, quando era una studentessa laureata con Joseph Gall alla Yale University di New Haven, nel Connecticut. Nel 1993 è succeduta a Don come presidente dell'ASCB.

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Credito: Carnegie Institution for Science

Gli esperimenti di Don Brown hanno rivoluzionato la nostra comprensione di come un uovo fecondato si sviluppa nell'organismo adulto. La sua ricerca all'interfaccia tra biologia molecolare, embriologia e biochimica è stata determinante nello spostare il focus della biologia dello sviluppo dalle osservazioni anatomiche attraverso i microscopi agli studi meccanicistici sui geni e sulla loro regolazione. I primi lavori di Brown sui geni isolati portarono all'avvento del DNA ricombinante, quando divenne possibile modificare direttamente i geni degli organismi. Ha inoltre fornito le basi per un’ingegneria genetica mirata.

Nato a Cincinnati, Ohio, Brown ha conseguito una laurea presso il Dartmouth College di Hanover, nel New Hampshire, e una laurea in medicina e un master presso la University of Chicago Medical School nell'Illinois. Ha scelto una carriera nella ricerca dopo una discussione in un journal club del classico articolo Nature del 1953 di James Watson e Francis Crick sulla struttura del DNA. Affascinato dal modo in cui si sviluppano gli embrioni, Brown ha deciso di concentrarsi sul ruolo del DNA nello sviluppo.

Dopo un anno come stagista al Charity Hospital di New Orleans, in Louisiana, e due anni al National Institutes of Health di Bethesda, nel Maryland, Brown ha trascorso un anno formativo presso l'Istituto Pasteur di Parigi studiando la regolazione genetica nei batteri. Qui stava nascendo il campo della biologia molecolare; ed è stato stimolato dalle discussioni all'ora di pranzo guidate dai futuri premi Nobel Jacques Monod, François Jacob e André Lwoff.

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Nel 1961, Brown tornò negli Stati Uniti e si unì al Dipartimento di Embriologia della Carnegie Institution a Baltimora, nel Maryland, come primo biochimico. Rimase lì fino al suo pensionamento nel 2005, ricoprendo il ruolo di direttore dal 1976 al 1994, periodo durante il quale il dipartimento divenne famoso in tutto il mondo.

Alla Carnegie, decise di esplorare le basi molecolari dello sviluppo dell'embrione, utilizzando la rana artigliata africana (Xenopus laevis). Nella prima fase dell'espressione genica, segmenti di DNA vengono copiati attraverso la trascrizione per produrre RNA. Nella fase successiva, i ribosomi (contenenti RNA ribosomiale, rRNA) fungono da fabbriche cellulari per la sintesi delle proteine. Insieme al biologo britannico dello sviluppo John Gurdon, Brown ha scoperto che un mutante di Xenopus privo di nucleoli (strutture sferiche all'interno del nucleo della cellula) non produceva rRNA né aveva geni rRNA - e quindi che il nucleolo produce la componente rRNA dei ribosomi.

Ha anche dedotto che le uova sane di Xenopus (ovociti) nell'ovaio che hanno migliaia di nucleoli hanno copie extra di geni rRNA. Questa scoperta dell'"amplificazione genetica" fu pubblicata in un articolo fondamentale nel 1968 (DD Brown e IB Dawid Science 160, 272–280; 1968); Il biologo cellulare statunitense Joseph Gall riportò un risultato simile indipendentemente nello stesso anno. La scoperta ha messo in discussione l’idea che tutte le cellule di un organismo abbiano una quantità costante di DNA. Ora è anche noto che l’amplificazione genetica può essere un segno distintivo del cancro. Il lavoro di Brown del 1968 prevedeva l'isolamento dei geni prima dell'epoca della clonazione del DNA e l'enorme quantità di geni rRNA amplificati dagli ovociti di Xenopus veniva purificata mediante centrifugazione. Questa era la prima volta che un gene veniva purificato e altri usarono questo materiale per clonare il primo gene eucariotico, lanciando così l'era del DNA ricombinante.

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Successivamente, Brown ha esplorato la regolazione dell’attività genetica per un altro componente del ribosoma: l’RNA 5S. Nel 1979 partecipò alla conferenza Gordon sulla biologia dello sviluppo ad Andover, nel New Hampshire, per presentare le sue scoperte. All'evento sociale di apertura, la voce sui risultati di Brown si sparse a macchia d'olio. Quando tenne il suo discorso, qualche giorno dopo, tutti i presenti conoscevano già la battuta finale: l'attività genetica era controllata da una "regione di controllo interno" che si trovava nel mezzo del gene 5S RNA, non prima del gene come era stato previsto.