Sidney Altman — Nobelprijswinnaar en ontdekker van katalytisch RNA (RNase P)

Sidney Altman (geboren op 7 mei 1939) was een Canadees-Amerikaanse moleculaire bioloog die lange tijd verbonden was aan de universiteit van Yale. In 1989 deelde hij de Nobelprijs voor de Scheikunde met Thomas Cech voor hun onafhankelijke, maar elkaar versterkende ontdekkingen van de katalytische eigenschappen van RNA. Altman was van Joodse afkomst.

Onderzoek en ontdekking van katalytisch RNA

Het werk dat Altman de Nobelprijs opleverde draaide om de analyse van de katalytische eigenschappen van het ribozyme RNase P. RNase P is een ribonucleoproteïne complex, dat wil zeggen een samengesteld deeltje met zowel RNA- als eiwitcomponenten. In cellen heeft RNase P als belangrijke functie het knippen van het 5'-uiteinde van pre-tRNA-moleculen zodat deze kunnen rijpen tot functionele tRNA's.

Oorspronkelijk ging men ervan uit dat in het bacteriële RNase P-complex de eiwitsubeenheid verantwoordelijk was voor de katalyse. Altman en zijn groep verrichtten in-vitro-experimenten waarbij ze het complex uiteenhaalden en afzonderlijke componenten testten op activiteit. Zij ontdekten dat de RNA-component van bacterieel RNase P op zichzelf al voldoende was om de herkenning en het knippen van pre-tRNA te katalyseren, mits in aanwezigheid van de juiste ionen (bijv. divalente metalen zoals Mg2+). Deze bevinding toonde aan dat RNA niet alleen informatie kan dragen, maar ook chemische reacties kan versnellen — een eigenschap die tot dan toe vrijwel uitsluitend aan eiwitten (enzymen) werd toegeschreven.

Betekenis en gevolgen

De ontdekking van katalytische RNA veranderde fundamenteel het begrip van cellulaire biochemie. Ze leverde experimenteel gewicht aan het idee dat RNA moleculair zowel informatie als katalyse kan verzorgen — een kernpunt van de zogeheten RNA-wereldhypothese, die stelt dat vroege levensvormen mogelijk grotendeels op RNA-gerichte functies vertrouwden voordat eiwitten en DNA de huidige rollen overnamen. Daarnaast stimuleerde Altmans werk de zoektocht naar andere ribozymen en leidde het tot nieuwe onderzoeksrichtingen in moleculaire biologie en biochemie.

Later werk en verschillen tussen organismen

Hoewel het bacteriële RNase P-RNA katalytisch actief is in isolatie, liet Altmans latere onderzoek zien dat RNase P in eukaryote organismen doorgaans veel groter en eiwitrijker is: in die systemen blijken de eiwitsubeenheden vaak essentieel voor de katalytische activiteit en voor de stabiliteit en assemblage van het complex. Dit verschil toont aan hoe evolutionaire aanpassingen hetzelfde basisproces (pre-tRNA-maturatie) via verschillende moleculaire oplossingen kunnen uitvoeren.

Erfenis

Sidney Altmans bevindingen behoren tot de mijlpalen in de moderne moleculaire biologie: de erkenning dat RNA catalytische functies kan hebben heeft invloed gehad op fundamenteel onderzoek, hypothesen over de oorsprong van het leven en op de ontwikkeling van RNA-gebaseerde technologieën in de biowetenschappen. Zijn werk wordt nog steeds geciteerd en vormt de basis voor verder onderzoek naar de veelzijdigheid van RNA-moleculen in cellulaire processen.