Modellierung der Ursprünge des Lebens: Neue Beweise für eine ...
Wissenschaftler können mithilfe von DNA die Evolutionsgeschichte von modernen Pflanzen und Tieren bis zu den frühesten einzelligen Organismen ...
Gerhard Joyce
„Wir verfolgen den Beginn der Evolution“, sagt der leitende Autor und Salk-Präsident <anchor>Gerhard Joyce</anchor>. „Indem wir diese neuartigen Fähigkeiten der RNA aufdecken, decken wir die potenziellen Ursprünge des Lebens selbst auf und zeigen, wie einfache Moleküle den Weg für die Komplexität und Vielfalt des Lebens, die wir heute sehen, hätten ebnen können.“
Gerald Joyce, MD, PhD – Salk Institute for Biological Studies
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# Gerald Joyce, MD, PhD

President

Professor

Jack H. Skirball Zentrum für chemische Biologie und Proteomik



##### Salk Institute for Biological Studies – Gerald Joyce, MD, PhD

#### Aktuelle Forschung



### Das Problem

Viele Menschen haben von der DNA als dem Code des Lebens gehört, aber ihr einzelsträngiges Gegenstück, die RNA, ist für Entwicklung und Krankheit ebenso wichtig und war wahrscheinlich der Vorfahre der DNA in der frühen Geschichte des Lebens auf der Erde. Viele Jahre lang wurde angenommen, dass RNA in modernen Organismen weniger wichtig ist, bis anspruchsvollere molekularbiologische Instrumente begannen, ihre Komplexität aufzudecken. Das Gebiet der In-vitro-Evolution zielt darauf ab, die Biomoleküle des frühen Lebens in einem Reagenzglas nachzubilden und die Bausteine ​​der RNA dazu zu bringen, sich zusammenzusetzen, zu replizieren und zu entwickeln. Obwohl wir nicht genau wissen können, wie sich die ersten genetischen Moleküle vor 4 Milliarden Jahren entwickelten, könnte die Nachbildung plausibler Faksimiles im Labor Einblicke in frühe Evolutionsprozesse sowie in die Entwicklung synthetischer RNA-Moleküle für therapeutische Zwecke bei Krankheiten wie z Krebs, Immundefekte und Virusinfektionen.



### Die Vorgehensweise

Gerald Joyce ist ein Pionier auf dem Gebiet der In-vitro-Evolution. Er nutzt biochemische Techniken, um das Potenzial von RNA als Katalysator bei kritischen Reaktionen zu erforschen und nach RNA-Enzymen zu suchen, die die Fähigkeit besitzen, ihre eigene Replikation herbeizuführen. Nukleinsäureenzyme haben wie ihre Protein-Gegenstücke eine spezifische Struktur, die für ihre katalytische Aktivität verantwortlich ist. Im Gegensatz zu Proteinen sind Nukleinsäuren genetische Moleküle, die im Reagenzglas verstärkt und mutiert werden können. Joyces Labor hat gelernt, diese Doppelrolle von Nukleinsäuren zu nutzen, um sich entwickelnde Systeme auf RNA- und DNA-Basis zu entwickeln, die vollständig in Reagenzgläsern funktionieren. Sie können viele „Generationen“ der In-vitro-Evolution durchführen und so Nukleinsäureenzyme viel schneller entwickeln als in der Natur. Dies ermöglicht es ihnen, Moleküle zu entwickeln, deren Funktion darin besteht, krankheitsbedingte Signalwege zu unterbrechen.

#### Die Innovationen und Entdeckungen



Joyce verbesserte ein synthetisches RNA-Molekül namens Klasse-I-RNA-Polymerase und ermöglichte es ihm, kurze RNA-Längen zu replizieren und die Transkription an längeren RNA-Stücken durchzuführen, um funktionell komplexe RNA-Moleküle herzustellen, zwei Aufgaben, die die RNA vermutlich bereits vor der RNA-Polymerase ausgeführt hat Entstehung von DNA und Proteinen.



Er entwickelte ein Enzym aus RNA, das eine Spiegelkopie von sich selbst erstellt. Das Molekül, das er als „kreuzchirales“ Enzym bezeichnete, könnte der Ursprung der ersten selbstkopierenden Moleküle auf der Erde sein.



Er entwarf das erste und mehrere weitere Beispiele von DNA-Enzymen, von denen sich einige derzeit in klinischen Studien am Menschen zur Behandlung von Krebs, Asthma und Hautkrankheiten befinden.

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#### Bildung

BA, Biowissenschaften, Universität Chicago

PhD, Neurowissenschaften/Chemie, University of California, San Diego

MD, Medizin, University of California, San Diego

#### Auszeichnungen & Ehrungen

- Ausländisches Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften, 2019
- Fellow der American Association for the Advancement of Science, 2017
- Harvard Origins Prize, Harvard University, 2016
- Mitglied der National Academy of Medicine, 2014
- Mitglied der American Academy of Arts and Sciences, 2012
- Preis der US National Academy of Sciences für frühe Erd- und Biowissenschaften (Stanley Miller Medal), 2010
- Akademie der Wissenschaften zu Göttingen, Dannie-Heineman-Preis, 2009
- International Society for the Study of the Origin of Life HC Urey Award, 2005
- Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften, 2001
- Hans-Sigrist-Preis, Universität Bern, Schweiz, 1997
- Herbert W. Dickerman Award, Gesundheitsministerium des Staates New York, 1997
- Pfizer Award in Enzyme Chemistry, Biological Chemistry Division, American Chemical Society, 1995
- Preis der National Academy of Sciences für Molekularbiologie, 1994

#### Profil

#### Eigenschaften

##### Webseite

##### Kontakt

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