1941: Un Gène, Une Enzyme

George Beadle et Edward Tatum, à travers des expériences sur le moule à pain rouge Neurospora crassa, ont montré que les gènes agissent en régulant des événements chimiques distincts – affirmant l’hypothèse « un gène, une enzyme ».

George Beadle avait passé deux ans dans le laboratoire de T. H. Morgan à Caltech, étudiant la génétique en utilisant les mouches des fruits comme organisme modèle. En 1941, lui et Edward Tatum se sont tournés vers un modèle encore plus simple pour étudier la génétique. Dans son état normal, ou « sauvage », la moisissure Neurospora crassa peut pousser sur un milieu contenant uniquement du sucre, une petite quantité de biotine et des sels inorganiques.

Lorsque la moisissure est exposée aux rayons X, des mutations apparaissent dans des cellules occasionnelles. Certaines des mutations affectent la capacité du moule à former des composés organiques à partir de blocs de construction plus simples. Par exemple, certains perdent la capacité d’assembler des acides aminés particuliers. Pour prospérer, ces souches doivent avoir les acides aminés particuliers fournis dans leur milieu nutritif ou, parfois, elles peuvent se contenter de composés précurseurs que les cellules peuvent convertir en acides aminés requis.

En fournissant une variété de composés dans le milieu nutritif et en voyant ceux qui permettent à diverses souches mutantes de se développer et ceux qui ne le font pas, Beadle et Tatum ont vu qu’ils pouvaient déduire la séquence des réactions biochimiques dans les cellules qui fabriquent les composés nécessaires comme les acides aminés. Les scientifiques ont conclu que la fonction d’un gène est de diriger la formation d’une enzyme particulière, qui régule un événement chimique. Une mutation peut modifier un gène de sorte qu’il ne produit plus l’enzyme normale, ce qui entraîne un symptôme physique, comme le besoin de suppléments nutritionnels. Beadle et Tatum ont proposé que, en général, chaque gène dirige la formation d’une (et d’une seule) enzyme.

Pour leurs travaux, Beadle et Tatum ont partagé, avec J. Lederberg, le Prix Nobel de physiologie ou médecine de 1958.