Bernard Dujon [1] es un genetista francés nacido el 8 de agosto de 1947 en Meudon (Hauts-de-Seine). Es profesor emérito de la Universidad de la Sorbona y del Instituto Pasteur [2] desde 2015. Es miembro de la Academia Francesa de Ciencias . [3]
Bernard Dujon creció en la periferia de París y fue a la escuela en Maisons-Lafitte, donde sus padres se establecieron en 1958. Se interesó por la biología muy pronto y a los once años comenzó a recolectar material biológico de su entorno natural, plantas, fósiles, insectos, conchas, etc. En 1965 se convirtió en ganador del Concours Général , un concurso anual de alcance nacional, al mismo tiempo que obtenía su bachillerato . Comenzó una licenciatura en biología en la Facultad de Ciencias de París el mismo año. Se graduó en el 1% superior de los estudiantes y se le ofreció la oportunidad de competir para un examen oral en la prestigiosa Ecole Normale Supérieure ( ENS rue d'Ulm ), donde quedó en primer lugar y fue admitido allí al año siguiente (1966). Por lo tanto, se convirtió en normalien a la temprana edad de 19 años, cuando la mayoría de los estudiantes atraídos por esta carrera todavía se preparan en escuelas especializadas para esta competencia escrita y oral. Allí, asistió a clases en la Facultad de Ciencias durante dos años, antes de elegir la Genética como especialización durante su tercer año. Después de una maestría en Genética de la Universidad Pierre y Marie Curie , París (1968), recibió un Diploma de Estudios Avanzados (DEA) en Genética Avanzada (1969). Posteriormente, en lugar de preparar la agrégation , que le habría asegurado un puesto permanente en el sistema educativo, decidió seguir estudios de doctorado bajo la supervisión de Piotr Slonimski , un genetista polaco-francés, en el campus del CNRS de Gif-sur-Yvette , en el área suburbana del sur de París. Al mismo tiempo, fue reclutado como científico junior por el CNRS (1970), lo que le permitió completar su tesis de doctorado, mientras ganaba un salario para mantener a su familia. Finalmente obtuvo un Doctorado en Ciencias Naturales , especializándose en Genética , en 1976, de la Universidad Pierre y Marie Curie . [4]
Fue pasante, luego agregado , encargado y maestro de investigación en el CNRS de 1970 a 1983, luego profesor en la Universidad Pierre y Marie Curie de 1983 a 2015, al mismo tiempo profesor asistente a tiempo parcial en la Escuela Politécnica (1984-1988). De 1989 a 1992 fue jefe de laboratorio en el Instituto Pasteur , luego profesor de 1993 a 2015. [5] Fue director de la Unidad de Genética Moléculaire des Levures desde 1989 hasta su jubilación en 2015.
Entre otras funciones ocupadas durante su carrera, ha sido nombrado director general adjunto científico del Instituto Pasteur de 2006 a 2008, por la directora general, Alice Dautry, y de 1997 a 2011 fue miembro senior del Instituto Universitario de Francia . [6] Es profesor emérito del Instituto Pasteur .
El trabajo científico de Bernard Dujon se centra en el material genético de los organismos eucariotas , su organización, dinámica, funcionamiento y evolución. La mayor parte de su trabajo ha utilizado la levadura Saccharomyces cerevisiae , como material experimental, pero también se interesó en el estudio de otras levaduras de interés biotecnológico o médico, como Kluyveromyces lactis y Candida glabrata .
En Gif-sur-Yvette , Bernard Dujon comenzó a estudiar un extraño fenómeno genético, vinculado a la genética mitocondrial , cuyo estudio estaba todavía en pañales. [7] Al cruzar dos especies de levaduras haploides portadoras de diferentes mutaciones mitocondriales , confiriendo la resistencia a la eritromicina o al cloranfenicol , la segregación de alelos no seguía las reglas mendelianas y los recombinantes aparecieron en proporciones misteriosas. En ese momento, nadie tenía idea del contenido genético de las mitocondrias , excepto que contenían ADN . Bernard Dujon estaba estudiando un locus mitocondrial particular, llamado omega , que podía estar presente como dos alelos diferentes, omega+ u omega- . Los cruces genéticos entre células de levadura que portaban diferentes alelos llevaron a una herencia altamente distorsionada en la progenie, ya que casi todas las células terminaron portando el alelo omega+ . En 1974, propuso un modelo en el que la conversión genética del alelo omega- a omega+ se lograba mediante recombinación homóloga , reemplazando un alelo por otro, copiando en el proceso las mutaciones flanqueantes de eritromicina y cloranfenicol.
Casi al mismo tiempo, se descubrieron las tecnologías de ADN recombinante y las enzimas de restricción . En 1977, las investigaciones independientes de Fred Sanger por un lado y de Walter Gilbert y Allan Maxam por el otro, llevaron a la invención de dos métodos diferentes para secuenciar ADN. Más tarde, ese mismo año, se descubrieron los intrones . Los estudios de desnaturalización térmica con François Michel, otro estudiante de Piotr Slonimski , sugirieron que omega podría ser un intrón. Bernard Dujon se puso en contacto con Walter Gilbert en la Universidad de Harvard sobre la posibilidad de ir a su laboratorio durante un breve período postdoctoral , para secuenciar el locus omega . Se trasladó a Harvard al año siguiente y en 1979 logró la secuencia de lo que se convertiría en el primer intrón móvil en ser descrito. [8] Pero el resultado más sorprendente no fue que omega fuera de hecho un intrón, sino que contenía un marco de lectura abierto , que supuestamente codificaba una proteína de 235 aminoácidos sin homología con ninguna proteína conocida. En ese momento, se suponía que ningún intrón estaba codificando. ¿Podría ser que la proteína codificada desempeñara un papel en la movilidad de intrones entre cepas omega- y omega+ ? [9]
En 1981, cuando regresó a Gif-sur-Yvette , Bernard Dujon creó un pequeño equipo en un antiguo laboratorio prestado por Piotr Slonimski . A él se unió rápidamente François Michel y, más tarde, Alain Jacquier, Hugues Blanc, Pierre Dehoux y Laurence Colleaux, así como visitantes sabáticos como Walt Fangman de la Universidad de Washington . Descubrieron que el intrón omega estaba presente en otras especies de levaduras recolectadas en Harvard. Tras la secuenciación de varios otros intrones, François Michel descubrió que estos intrones podían plegarse en bucles de tallo cuyas estructuras (si no sus secuencias) estaban conservadas. Esto sugirió que podrían estar directamente involucrados en el mecanismo de empalme al definir las uniones exón-intrón. Además, descubrieron que existían dos estructuras intrónicas diferentes, que definían lo que llamaron intrones del grupo I [10] y del grupo II , una nomenclatura que todavía se usa en la actualidad. Publicaron sus modelos de plegamiento de intrones en Biochimie en 1982 y este artículo se convirtió rápidamente en una referencia para los investigadores en el campo. [11]
Pero la función precisa de la proteína codificada por omega era todavía desconocida. Bernard Dujon decidió adaptar el gen mitocondrial al código genético universal para poder expresarlo en un sistema heterólogo. En aquel momento, se trataba de un verdadero tour de force , ya que la síntesis de oligonucleótidos y la mutagénesis in vitro eran poco comunes y no estaban disponibles en Gif-sur-Yvette . Afortunadamente, Bernard Dujon conoció a Francis Galibert, que trabajaba en el Hospital Saint Louis de París y que acababa de regresar del laboratorio de Fred Sanger para montar su propio laboratorio. En aquel momento, era el único en Francia capaz de sintetizar oligonucleótidos . Con la ayuda de los oligonucleótidos de Francis Galibert, Bernard Dujon modificó 26 de los 235 codones del marco de lectura omega para adaptarlo al código genético universal. La síntesis de la proteína resultante en Escherichia coli , en presencia de un plásmido que portaba la secuencia omega-, mostró sin ninguna ambigüedad, en 1985, que la proteína omega era una endonucleasa de ADN de doble cadena , como lo predijo el modelo hace 12 años. [12] Esta nucleasa tomó posteriormente el nombre convencional de I- Sce I , [13] la primera endonucleasa de localización de intrones descubierta, la primera de su tipo, pero docenas de otras la seguirían rápidamente.
En 1987, el Instituto Pasteur publicó una convocatoria para un genetista de levaduras . Bernard Dujon se postuló y dejó Gif-sur-Yvette para mudarse a París. En este nuevo entorno científico, utilizó I- Sce I con el fin de realizar rupturas únicas de doble cadena en genomas complejos, como el del ratón, [14] las plantas o el genoma humano, en colaboración con muchos científicos de todo el mundo. En colaboración con el laboratorio de Jean-François Nicolas en el Instituto Pasteur, Arnaud Perrin y André Choulika (que más tarde se convertirían en dos miembros fundadores de la empresa de biotecnología Cellectis ) pudieron realizar el primer reemplazo de genes en células de ratón utilizando I- Sce I , [15] al mismo tiempo que Maria Jasin en Estados Unidos estaba haciendo experimentos similares en células humanas. [16]
En 1988, André Goffeau, un genetista belga de levaduras de la Universidad de Louvain-la-Neuve, convenció a la Comisión Europea para que apoyara la secuenciación completa del genoma de la levadura. [17] Bajo su dirección, 30 laboratorios europeos colaboraron en este esfuerzo. Su objetivo era secuenciar 10 kb de ADN en dos años, para completar la secuencia del cromosoma III, uno de los más pequeños. [18] Más tarde, se les unieron otros laboratorios de todo el mundo para ayudar a secuenciar los otros 15 cromosomas. Bernard Dujon participó activamente en este proyecto y fue una de las figuras principales del programa de levaduras. Coordinó la secuenciación de dos cromosomas de los dieciséis (XI y XV) [19] [20] y el mapa de un tercer cromosoma (VII) fue realizado por Hervé Tettelin, estudiante de André Goffeau, utilizando la tecnología de fragmentación cromosómica I- Sce I desarrollada mientras tanto. [21] La secuenciación del genoma de la levadura se completó en 1995 y se publicó un año después. [22] Durante el curso de este proyecto, se descubrió que un tercio de los genes secuenciados no tenían homólogo en ninguna base de datos (los llamados "huérfanos"). [23] El altísimo nivel de redundancia genética , debido -al menos en parte- a una antigua duplicación de todo el genoma en el ancestro de las especies de Saccharomyces , condujo a una nueva era en la biología. [24] La genómica , recién nacida como una nueva ciencia, estudiará genomas enteros, en lugar de genes individuales, y tratará de comprender la organización y evolución del genoma.
Mientras Bernard Dujon participaba en el programa EUROFAN, cuyo objetivo era determinar la función de todos los genes descubiertos, inició un enfoque completamente diferente, basado en la genómica comparativa de levaduras . Odile Ozier-Kalogeropoulos y su estudiante de maestría, Alain Malpertuy, habían producido 600 lecturas de secuencias de una levadura de interés biotecnológico, Kluyveromyces lactis . Esto les permitió identificar cientos de genes nuevos por comparación directa con el genoma de S. cerevisiae . [25] Por analogía con las etiquetas de secuencia expresada (EST) que se usaban ampliamente en ese momento como un proxy para estimar el número de genes humanos diferentes y sus tejidos de expresión, Alain Malpertuy acuñó estas secuencias como etiquetas de secuencia aleatoria (RST) y el acrónimo se mantuvo posteriormente para estudios similares posteriores.
Tras una conversación informal con Jean Weissenbach , director del Genoscopio , el mayor centro de secuenciación de Francia, Bernard Dujon se puso en contacto con dos genetistas franceses que se sabía que estaban interesados en las especies de levaduras no convencionales: Jean-Luc Souciet, de la Universidad de Estrasburgo, y Claude Gaillardin, del Centro Nacional de Agronomía ( INRA ) de Grignon. Juntos, con varios laboratorios franceses que compartían intereses científicos similares, decidieron secuenciar a baja cobertura 13 especies de levaduras que representaban las distintas ramas de los Saccharomycotina (antes conocidos como Hemiascomycetes ), algunas de ellas de interés biotecnológico o médico. A finales de 1998, el Genoscopio ofreció 50.000 lecturas de secuencias para este proyecto, 40 millones de nucleótidos, que corresponden aproximadamente a una cobertura de 0,2 a 0,4 X de cada uno de los 13 genomas. En total, se descubrieron 20.000 genes nuevos que permitieron comparar la divergencia de secuencias, la sintenia , la redundancia génica y las funciones entre estas 13 especies y entre ellas y S. cerevisiae . Estas levaduras revelaron, a nivel de sus genomas, grandes distancias evolutivas entre ellas. Su comparación permitió desarrollar nuevas teorías sobre los mecanismos moleculares de evolución de los genomas eucariotas que, gracias al poder de la genética en S. cerevisiae , pueden ser sometidos directamente a experimentación. Los resultados se publicaron en un número especial de FEBS Letters , editado por Horst Feldman y apareció en prensa solo unos días antes del final del siglo XX. [26]
A raíz de este proyecto, un hito para los estudios posteriores de genómica comparativa de levaduras , el CNRS ofreció apoyar al consorcio francés, bajo el nombre de Génolevures ( levure es la palabra francesa para levadura ). Cabe señalar que el apoyo financiero se limitó a la coordinación, pero no cubrió la secuenciación ni el análisis posterior de los datos. El consorcio Génolevures secuenció hasta su finalización cuatro genomas de levadura, Candida glabrata , Kluyveromyces lactis , Debaryomyces hansenii y Yarrowia lipolytica . Se realizaron numerosos estudios funcionales y comparativos a partir de estas secuencias, incluidos los genes implicados en la replicación , la recombinación y la reparación, [27] el apareamiento y la meiosis , [28] las repeticiones en tándem cortas y largas , los genes de ARNt , los intrones , los pseudogenes , los telómeros y subtelómeros y la evolución del código genético . Estos resultados se publicaron en Nature , [29] así como en varias otras revistas científicas. [30] [31]
La secuenciación de genomas de levadura condujo al descubrimiento de muchos genes nuevos de función desconocida, filogenéticamente no relacionados. Esto llevó a la pregunta de su origen mismo. Bernard Dujon intentó abordar este problema estableciendo un sistema experimental para estudiar la evolución de los genes de ARNt . Durante el curso de estos experimentos, descubrió que las cepas de levadura en las que una amino-acil-ARNt sintetasa esencial había sido reemplazada por su homóloga de Yarrowia lipolytica , una levadura lejanamente relacionada, eran severamente inadecuadas. Sin embargo, los revertientes del crecimiento normal aparecieron en el cultivo con una alta frecuencia. La secuenciación del genoma completo de estos mutantes mostró que el segmento cromosómico que contenía la ARNt sintetasa extraña había sido amplificado por un mecanismo de círculo rodante , creando una variedad de estructuras cromosómicas aberrantes en constante evolución. Mientras buscaba la duplicación del ARNt, Bernard Dujon descubrió la amplificación de su ARNt sintetasa cognada. [32]
Fascinado por las hibridaciones interespecíficas que se producen espontáneamente con frecuencia en la naturaleza, el último proyecto científico de Bernard Dujon fue crear especies artificiales de levadura resultantes de la hibridación forzada entre dos especies de levadura conocidas y estudiar la evolución del genoma de estos nuevos híbridos. Este fue el proyecto de doctorado de Lucía Morales, última de los muchos estudiantes formados por Bernard Dujon a lo largo de su dilatada carrera. La creación de estos híbridos en el laboratorio me resultó mucho más desafiante de lo que esperaba inicialmente, lo que sugiere que las condiciones de laboratorio pueden no favorecer las hibridaciones interespecíficas entre especies de levadura distantes. [33]
Bernard Dujon se jubiló en 2015, a la edad de 68 años, y se convirtió en profesor emérito . Durante los 26 años de funcionamiento de la Unité de Génétique Moléculaire des Levures , más de 120 personas han trabajado en ella, se han producido 250 publicaciones científicas compartidas con más de 800 colegas de todo el mundo y se han defendido 22 tesis doctorales y habilitaciones para dirigir investigaciones . Como dijo Bernard Dujon al final de su discurso de jubilación, en marzo de 2016: "La investigación científica ha sido una globalización exitosa".
Muchos de sus antiguos alumnos o posdoctorados han continuado en la investigación biológica o campos relacionados, muchos de ellos obtuvieron puestos en investigación académica y abrieron su propio laboratorio en Francia o en el extranjero (alfabéticamente): Guillaume Chanfreau ( UCLA ), Laurence Colleaux (Institut Imagine ), Alain Jacquier ( Instituto Pasteur ), Romain Koszul ( Instituto Pasteur ), Emmanuelle Fabre ( Hôpital Saint Louis ), Cécile Fairhead ( Universidad) Paris-Saclay ), Gilles Fischer ( Université Sorbonne ), Bertrand Llorente ( Université Aix-Marseille ), François Michel ( Gif-sur-Yvette ), Anne Plessis ( Université Paris Diderot ), Emmanuel Talla ( Université Aix-Marseille ), Hervé Tettelin ( Universidad de Maryland ) y Teresa Teixeira-Fernandes ( Universidad de la Sorbona ).
Bernard Dujon es autor de un libro de divulgación sobre genética , [34] así como de un libro de texto titulado Trajectoires de la génétique . [35] Recientemente publicó un recuerdo de su vida científica -y personal- en FEMS Yeast Research. [36]
Es miembro de la Academia Europaea (desde 2000), miembro de la Academia Francesa de Ciencias (desde 2002) y miembro de la Academia Nacional de Inventores de Estados Unidos desde 2017. Ha sido vicepresidente de la Sociedad Francesa de Genética.
Ha ganado el Premio Thérèse Lebrasseur de la Fundación de Francia (1991), el Premio René y Andrée Duquesne (2009), y ha sido nombrado Doctor Honoris Causa de la Universidad de Perugia , Italia (2016).
Se convirtió en Caballero de la Ordre Nacional de la Legión de Honor en 2000, Oficial de la Ordre national du Mérite en 2014 y Caballero de las Palmas Académicas en 2018.
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