Ada Yonath, Nobel Prize in Chemistry 2009

Ada E. Yonath, The Nobel Prize in Chemistry 2009

"Ada E. Yonath - Photo Gallery". Nobelprize.org.

עדה יונת

Ada E. Yonath, Ribosome Structure and Function

Ada E. Yonath (Hebrew: עדה יונת‎) (born 22 June 1939) is an Israeli crystallographer best known for her pioneering work on the structure of the ribosome. She is the current director of the Helen and Milton A. Kimmelman Center for Biomolecular Structure and Assembly of the Weizmann Institute of Science. In 2009, she received the Nobel Prize in Chemistry along with Venkatraman Ramakrishnan and Thomas A. Steitz for her studies on the structure and function of the ribosome, becoming the first Israeli woman to win the Nobel Prize out of nine Israeli Nobel laureates, the first woman from the Middle East to win a Nobel prize in the sciences,[citation needed] and the first woman in 45 years to win the Nobel Prize for Chemistry. However, she said herself that there was nothing special about a woman winning the Prize.

Biography

Yonath was born in the Geula quarter of Jerusalem. Her parents were Zionist Jews who immigrated to Palestine from Poland before the establishment of Israel and her father was a rabbi. They settled in Jerusalem and ran a grocery, but found it difficult to make ends meet. They lived in cramped quarters with several other families, and Yonath remembers "books" being the only thing she had to keep her occupied. Despite their poverty, her parents sent her to school in the upscale Beit Hakerem neighborhood to assure her a good education. When her father died at the age of 42, the family moved to Tel Aviv. Yonath was accepted to Tichon Hadash high school although her mother could not pay the tuition. She gave math lessons to students in return. As a youngster, she says she was inspired by the Polish-French scientist Marie Curie. However, she stresses that Curie, whom she as a child was fascinated by after reading a well-written biography, was not her "role model". She returned to Jerusalem for college, graduating from the Hebrew University of Jerusalem with a bachelor's degree in chemistry in 1962, and a master's degree in biochemistry in 1964. In 1968, she earned a Ph.D. in X-Ray crystallography at the Weizmann Institute of Science.

She has one daughter, Hagit Yonath, a doctor at Sheba Medical Center, and a granddaughter, Noa. She is the cousin of anti-occupation activist Dr Ruchama Marton.

She has called for the unconditional release of all Hamas prisoners, saying that "holding Palestinians captive encourages and perpetuates their motivation to harm Israel and its citizens [...] once we don't have any prisoners to release they will have no reason to kidnap soldiers".

Scientific career

Yonath accepted postdoctoral positions at the Carnegie Mellon University (1969) and MIT (1970). While a postdoc at MIT she spent some time in the lab of subsequent 1976 chemistry Nobel Prize winner William N. Lipscomb, Jr. of Harvard University where she was inspired to pursue very large structures.

In 1970, she established what was for nearly a decade the only protein crystallography laboratory in Israel. Then, from 1979 to 1984 she was a group leader with Heinz-Günter Wittmann at the Max Planck Institute for Molecular Genetics in Berlin. She was visiting professor at the University of Chicago in 1977-78. She headed a Max-Planck Institute Research Unit at DESY in Hamburg, Germany (1986–2004) in parallel to her research activities at the Weizmann Institute.

Yonath focuses on the mechanisms underlying protein biosynthesis, by ribosomal crystallography, a research line she pioneered over twenty years ago despite considerable skepticism of the international scientific community. Ribosomes translate RNA into protein and because they have slightly different structures in microbes, when compared to eukaryotes, such as human cells, they are often a target for antibiotics. She determined the complete high-resolution structures of both ribosomal subunits and discovered within the otherwise asymmetric ribosome, the universal symmetrical region that provides the framework and navigates the process of polypeptide polymerization. Consequently she showed that the ribosome is a ribozyme that places its substrates in stereochemistry suitable for peptide bond formation and for substrate-mediated catalysis. Two decades ago she visualized the path taken by the nascent proteins, namely the ribosomal tunnel, and recently revealed the dynamics elements enabling its involvement in elongation arrest, gating, intra-cellular regulation and nascent chain trafficking into their folding space.

Additionally, Yonath elucidated the modes of action of over twenty different antibiotics targeting the ribosome, illuminated mechanisms of drug resistance and synergism, deciphered the structural basis for antibiotic selectivity and showed how it plays a key role in clinical usefulness and therapeutic effectiveness, thus paving the way for structure-based drug design.

For enabling ribosomal crystallography Yonath introduced a novel technique, cryo bio-crystallography, which became routine in structural biology and allowed intricate projects otherwise considered formidable.

At the Weizmann Institute, Yonath is the incumbent of the Martin S. and Helen Kimmel Professorial Chair.

Awards and honors

Yonath is a member of the United States National Academy of Sciences; the American Academy of Arts and Sciences; the Israel Academy of Sciences and Humanities; the European Academy of Sciences and Art and the European Molecular Biology Organization.

Her awards and honors include the following:

• In 2000, the first European Crystallography Prize;
• In 2002, the Israel Prize, for chemistry;
• In 2006, the Wolf Prize in Chemistry (co-recipient with George Feher) "for ingenious structural discoveries of the ribosomal machinery of peptide-bond formation and the light-driven primary processes in photosynthesis";
• In 2007, the Paul Ehrlich and Ludwig Darmstaedter Prize;
• In 2008, she became the first Israeli woman to win the L'Oréal-UNESCO Award for Women in Science for her vital work identifying how bacteria become resistant to antibiotics;
• In 2009, the Nobel Prize in Chemistry (co-recipient with Thomas Steitz and Venkatraman Ramakrishnan). She was the first Israeli woman to be awarded a Nobel Prize;
• As well as the Harvey Prize, the Kilby Prize, the Cotton Medal of the US Chemical Society, the Anfinsen Award of the International Protein Society, the Paul Karrer Gold Medal from the University of Zurich, the University of Southern California's Massry Award and Medal, the Datta Medal of the Federation of European Biochemical Societies, the Fritz Lipmann Award of the German Biochemical Society and the Louisa Gross Horwitz Prize from Columbia University.

Quotes

"Survival is far more complicated, much more demanding (than doing science)," she says. "You can always try another approach; even change your subject when a scientific strategy or experiment fails. But when you are hungry you are hungry!" (She was exposed to extreme poverty when her father died prematurely. By 11 she was already working and taking care of her family.)

• Reference: MyHeritage Family Trees - SmartCopy: Nov 8 2018, 15:37:49 UTC

עדה יונת (נולדה ב-22 ביוני 1939) היא ביוכימאית ישראלית המתמחה בקריסטלוגרפיה של חלבונים. מחקריה עוסקים במבנהו ובפעולתו של הריבוזום. כלת פרס נובל לכימיה לשנת 2009.

קורות חיים

עדה יונת נולדה בשנת 1939 בשכונת גאולה בירושלים, למשפחה דלת אמצעים. הוריה עלו בשנת 1933 מפולין, ואביה הרב ניהל יחד עם אמה חנות מכולת בשכונה. יונת למדה בבית הספר היסודי בשכונת בית הכרם . היא התייתמה מאביה בגיל 11, ובשנת 1953, עברה עם אמהּ ואחותה לתל אביב, שם השלימה את לימודיה התיכוניים ב"תיכון חדש", תוך שנדרשה לעבוד כדי לסייע למשפחתה. היא קיבלה פטור משכר לימוד, ובתמורה נתנה שיעורים פרטיים במתמטיקה לעולים חדשים.

ב-1959, לאחר שירותה הצבאי, החלה בלימודים באוניברסיטה העברית בירושלים, ולמדה לתואר בוגר בכימיה ותואר מוסמך בביוכימיה, ולאחר מכן קיבלה תואר דוקטור בהצטיינות במכון ויצמן למדע. בעבודת הדוקטורט עסקה בחקר החלבון קולגן, באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן. עם סיום הדוקטורט, ב-1968, יצאה לפוסט-דוקטורט בארצות הברית, באוניברסיטת קרנגי מלון וב-MIT. לאחר שובה לישראל ב-1970 החלה לעבוד כחוקרת במכון ויצמן למדע, שם היא עובדת עד היום. באותה עת ייסדה את המעבדה הראשונה בישראל, והיחידה במשך עשור, לקריסטלוגרפיה של חלבונים. ב-1984 מונתה לפרופסור חבר במכון, במחלקה לביולוגיה מבנית, וב-1988 מונתה לפרופסור מן המניין. בשנים 2004-1988 עמדה בראש מרכז מזר לביולוגיה מבנית, ומשנת 1989 היא עומדת בראש מרכז קימלמן להיערכות ביומולקולרית.

במקביל, לימדה וחקרה כמדענית אורחת במוסדות אחרים בישראל ובעולם. בין 1986 ל-2004 עמדה בראש יחידת המחקר של מכון מקס פלאנק בהמבורג. חברה במועצה להשכלה גבוהה, באקדמיה הישראלית למדעים, חברה זרה של האקדמיה האמריקאית לאמנויות ולמדעים (נבחרה ב-2005) ובאקדמיה האירופית למדעים ולאמנויות.

יונת היא אם לבת, המשמשת רופאה במרכז הרפואי תל השומר. חקר מבנה הריבוזום

עדה יונת התפרסמה בעבודתה פורצת הדרך בתחום פענוח המבנה המרחבי של הריבוזום על ידי קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן. היא החלה במאמציה בדרך זו עוד בשנות ה-70 של המאה ה-20, ובמשך שנים רבות נחשבו מאמציה לחסרי תקווה, ותוצאותיה הראשונות התקבלו בספקנות.

קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן היא טכניקה מקובלת לבחינת המבנה המרחבי של מולקולות ביולוגיות ומבנים מיקרוסקופיים אחרים: בשיטה זו יוצרים מן החומר גביש, מקרינים אותו בקרני-איקס, ומתוך פיזור הקרינה מסיקים את מבנה המולקולה, המלמד על תפקודה. הפעלת השיטה על הריבוזומים נחשבה כקשה ואף בלתי אפשרית עקב גודלם, מורכבותם הפנימית, גמישותם וחוסר יציבותם, שהקשו על גיבושם לגביש ועל ביצוע המדידות הקריסטלוגרפיות. יונת לא נרתעה מן הקשיים. השראה למחקרה סיפקו הדובים, אשר נכנסים לתרדמת חורף, שבמהלכה הריבוזומים בתאיהם מתכנסים למבנה דמוי גביש .

כדי להתקדם, נדרשו לה ריבוזומים בכמות רבה. ב-1978 פגשה בכנס מדעי את הנס גינטר ויטמן, ממכון מקס פלאנק לגנטיקה מולקולרית בברלין, שסיפר לה כי במכון המחקר הצטברו כמויות גדולות של ריבוזומים מנוקים שהופקו מבצילוס. יונת החלה לעבוד בגרמניה בשיתוף פעולה עם הקבוצה, וכעבור שנתיים הצליחה לקבל תמונה ראשונה של התת-יחידה הגדולה בריבוזום.

חידושים במחקר

תוחלת החיים הקצרה של הגביש יצרה בעיה בהדמייתו: הקרינה החזקה הנדרשת כדי לפענח את המבנה המרחבי, פירקה את הגבישים כמעט מיד. כדי להתגבר על קושי זה, פיתחו יונת ומדענים נוספים במכון ויצמן שיטה להקפאה מהירה של הגבישים בטמפרטורה של כ-185 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, כך שעמידותם לקרינה תעלה (טכניקה המכונה קריו-קריסטלוגרפיה, שנעשתה מאז לטכניקה יסודית בתחום). פיתוח נוסף היה השימוש בריבוזומים שמקורם בחיידק המצוי בים המלח, שיציבותם נשמרה בריכוזי מלח גבוהים. בהמשך נעשה שימוש גם בחיידקים עמידים לטמפרטורות גבוהות, שחיים במעיינות חמים. פיתוח נוסף היה סימונן של "נקודות התייחסות" בגבישי הריבוזומים באמצעות צברים של אטומים כבדים. פיתוחים אלו אפשרו את גיבושם של הריבוזומים, הקרנתם והבנת שלבי הפעולה בתהליך הסינתזה של חלבונים, ומכאן נדרשה עבודה על שיפור ההפרדה (רזולוציה) של התמונות.

המירוץ לפענוח מבנה הריבוזום

ב-1995 הציגה יונת את ממצאיה בכנס של קריסטלוגרפיה בקנדה. בשלב זה היה ברור שפענוח מדויק של מבנה הריבוזום באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני X הוא משימה אפשרית, ומדענים, שחלקם התייחסו בספקנות לממצאיה של יונת עשור קודם לכן, התחרו בה כעת על הבכורה בתחום. שורת מאמרים על המבנה של תת-יחידות ושל הריבוזום כולו, עם כושר הפרדה משתפר והולך, התפרסמו בשנים 1999 ו-2000 בכתבי העת החשובים.

המשך המחקר

הצטברות הידע על מבנה הריבוזום ואתרי הפעילות השונים שבו אפשרה הבנה טובה יותר של דרכי פעולתן של תרופות אנטיביוטיות קיימות, ופיתוחן של תרופות חדשות. קריסטלוגרפיה של קרני X על ריבוזומים שהוצאו מחיידקים, אשר טופלו קודם לכן בתרופות אנטיביוטיות שונות, אפשרה הבנה טובה יותר של מנגנון הפעולה של התרופות השונות ‏‏.

ב-2006 עבדה קבוצת המחקר של יונת בשיתוף לואיס מסא וחתן פרס נובל לפיזיקה ג'רום קרלה, על הבנת הקשר שנוצר בין הtRNA לבין הריבוזום, בעת ייצור חלבונים בתא. על-פי יונת, "ההבנה שהשגנו באשר לדרך בנייתו של חלבון בריבוזום תאפשר פיתוח של תרופות אנטיביוטיות יעילות יותר, שיוכלו לפגוע גם בחיידקים שכבר פיתחו עמידות כנגד תרופות אנטיביוטיות קיימות" ‏‏.

יונת אף שלחה מחקרים לחלל בחלליות ושיתפה פעולה עם כ-12 משלחות של נאס"א .

פרסים

ב-10 בדצמבר 2009 קיבלה את פרס נובל לכימיה על מחקרה פורץ הדרך בחקר הריבוזום, יונת חלקה את פרס נובל לכימיה לשנת 2009 עם תומאס סטייץ מאוניברסיטת ייל וונקטרמן רמאקרישנן מאוניברסיטת קיימברידג'.

בין שאר הפרסים שבהם זכתה עדה יונת בישראל ובחו"ל נמנים:

• פרס ישראל לשנת תשס"ב (2002)
• דוקטור לשם כבוד מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב בשנת 2002
• פרס הארווי, 2002
• נבחרה כחברה זרה של האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית, 2003
• פרס לואיזה גרוס הורוביץ, מטעם אוניברסיטת קולומביה, 2005
• פרס א.מ.ת, 2006
• פרס וולף, 2007
• פרס פאול ארליך-לודוויג דרמשטטר, הפרס הגבוה ביותר בתחום הרפואה בגרמניה, 2007
• פרס לוריאל-אונסק"ו לנשים במדע 2008 ‏‏

* דוקטור לשם כבוד מאוניברסיטת אוקספורד בשנת 2008

* דוקטור לשם כבוד מהאוניברסיטה העברית בשנת 2011