MRC分子生物学研究所

マックス・ペルーツは、有機化学の学部課程を修了後、1936年にオーストリアを離れ、ケンブリッジ大学で博士号取得を目指して研究を始め、JD・バーナルが率いるX線結晶学グループに加わった。ここで、キャベンディッシュ研究所において、彼は生涯にわたるヘモグロビンの研究を開始した。ラザフォード卿の死去に伴い、後任としてX線結晶学の先駆者であるローレンス・ブラッグが1938年にキャベンディッシュ物理学教授に就任した。ブラッグは、ペルーツとそのグループの初期の主要な支援者となった。

第二次世界大戦後、物理科学分野の多くの科学者が生物学に転向し、新しい考え方と専門知識をもたらした。ジョン・ケンドリューは1946年にペルーツの研究グループに加わり、ヘモグロビンと密接に関連するタンパク質であるミオグロビンを研究した。 1947年、医学研究評議会（MRC）^{は、事務局長エドワード・}メランビーの指導の下、「生物システムの分子構造研究のためのMRCユニット」を設立し支援することを決定した。1948年までに筋肉の研究を行っていたヒュー・ハクスリーも加わったこのグループには、1949年にフランシス・クリックが加わり、彼は当初タンパク質結晶学の研究を行った。1951年にはジェームズ・ワトソンが加わった。

1953年は奇跡の年だった。ワトソンとクリックはDNAの二重らせん構造を発見し、生物学的情報が線状構造に符号化されていること、そして細胞分裂中にこの情報がどのように複製されるかを明らかにした。ペルーツは、ミオグロビンやヘモグロビンなどのタンパク質の詳細な三次元構造が、重金属原子標識技術を用いたX線解析によって原理的に解明できることを発見した。ヒュー・ハクスリーは、筋肉の収縮が滑走フィラメント機構によって起こることを発見した。

1957年、グループ名は「MRC分子生物学ユニット」に変更された。同年、 ヴァーノン・イングラムは、鎌状赤血球貧血症はヘモグロビン分子のアミノ酸1個の変化によって引き起こされることを発見し、シドニー・ブレナーがユニットに加わった。1958年には、クリックの総説「タンパク質合成について」が発表された。これは、分子生物学の中心教義である配列仮説とアダプター仮説を初めて提示したものである。1961年、ブレナーはメッセンジャーRNAの発見に貢献し、同年、彼とクリックは遺伝暗号が3つ組で読み取られることを確立した。

この作業はすべて、キャベンディッシュ研究所内の平屋建ての仮設建物（小屋）、オースティン棟の数部屋、ガラス張りの傾斜した部屋（温室）、短い密閉された廊下（ギャラリー）で行われた。^{[ 6 ]}

MRCはケンブリッジ郊外に新しい研究所LMBを建設し、1962年初頭にキャベンディッシュ研究所のユニットがそこに移転した。さらに、大学の生化学科に所属していたフレッド・サンガーのユニットと、ロンドンから来たアーロン・クルーグも加わった。サンガーはタンパク質のアミノ酸配列を決定する方法を発明しており、最初のタンパク質配列であるインスリンの配列を解明したことで1958年にノーベル化学賞を受賞した。新しい研究所は1962年にエリザベス2世女王によって開所された。同年後半、ケンドリューとペルーツはノーベル化学賞を共同受賞し、クリックとワトソンはノーベル生理学・医学賞を共同受賞した。LMBの建物は、 1970年代に建設された新しいアデンブルック病院複合施設に組み込まれた。 ^{[ 7 ]}

新設されたLMBはペルーツを会長とし、3つの部門で構成されていた。

• ケンドリューが率いる構造研究グループ。
• 分子遺伝学（クリック）。
• タンパク質化学（サンガー）。

科学者の総数は約40人だったが、特に米国からのポスドク研究員の流入により、この数は急速に増加した。^{[ 6 ]}

1960年代には、世界中で分子生物学が隆盛を極め、1950年代の骨組みに肉付けがなされた。一連のタンパク質の詳細な3次元原子構造と、それらの機能について解明された。これには、ミオグロビン、ヘモグロビン、キモトリプシンが含まれ、キモトリプシンはデイビッド・ブロウによって解明された。世界中の証拠から、クリックによって遺伝暗号が組み立てられた。メッセンジャーRNAの句読点信号、つまりRNAをタンパク質配列に翻訳する開始位置と停止位置は、博士研究員のジョーン・A・スタイツによって発見された。^{[ 8 ]}クリックは、ウォブル仮説で、 tRNA分子（彼が最初に用いたアダプター）がメッセンジャーRNAを読み取る仕組みを提唱した。サンガーは、 RNA分子、そして後にDNA分子の配列決定のための新しい方法を考案した（この功績により、彼は1980年に2度目のノーベル化学賞を受賞した）。ずっと後になって、この研究は全ゲノム配列の決定にまで拡大され、ジョン・サルストンが重要な役割を果たした。tRNA前駆体分子がどのように処理されて機能的なtRNAになるかは、ジョン・スミスとシド・アルトマンによって解明され、これが後にリボザイムの発見につながった。最初のtRNA分子の原子構造はクルーグ（1982年にノーベル化学賞を受賞）によって解明され、亜鉛フィンガーが発見された。ATP合成酵素の構造はジョン・E・ウォーカーとアンドリュー・レスリーによって解明され、ウォーカーは1997年にノーベル化学賞を共同受賞した。 ^{[ 6 ]} 1990年、永井清はスプライソソームの構造解明に取り組み始め、最初はX線結晶構造解析、後に極低温電子顕微鏡法を用い、^{[ 9 ]} 2016年に彼のグループは触媒反応直後の完全に活性な基質結合状態のスプライソソームの最初の構造を発表した。^{[ 10 ]}リボソームの構造はベンカトラマン・ラマクリシュナンによって解明され、彼は2009年にノーベル化学賞を共同受賞した。^{[ 11 ]}

1960年代後半になると、生物学における新たな問題は、分子生物学で大きな成功を収めた手法を用いて解決できるのではないかという期待が高まった。

シドニー・ブレナーは1965年に線虫C.エレガンスの遺伝学の研究を始めた。この研究グループは拡大し、特に多くの外国人研究者が加わり、現在ではC.エレガンス研究の中核を担っている。サルストンはこの小さな線虫の細胞系譜を解明し、ジョン・グラハム・ホワイトは神経系の配線図全体を解明した。細胞系譜の研究に貢献したロバート・ホーヴィッツは、2002年にブレナーとサルストンと共にノーベル生理学・医学賞を共同受賞した。ジョナサン・ホジキンはC.エレガンスにおける性決定を制御する遺伝経路を確立した。ジョン・ガードンはカエルの卵母細胞を用いてmRNAを翻訳する方法を開発し、遺伝情報が発達過程で損なわれないことを示した初期の研究で、2012年のノーベル生理学・医学賞を共同受賞した。

ピーター・ローレンスはパターン形成の研究に着手し、ショウジョウバエの体構造がどのように区画によって決定されるかを解明するのに貢献した。彼の影響を受けて、クリックもまた形態形成勾配と、それが生物学的パターンの特定にどのように役立つかに興味を持つようになった。

セザール・ミルスタインは長年にわたり抗体の変異の研究に取り組んできた。これにジョルジュ・ケーラーが加わり、二人はモノクローナル抗体の作製方法を発見した。この功績により、二人は1984年にノーベル生理学・医学賞を共同受賞した。この分野はグレッグ・ウィンター^{[ 12 ]}によってさらに発展し、彼はファージディスプレイを用いて新規ヒト抗体および抗体断片を作製する抗体工学の先駆者となり、2018年にノーベル化学賞を共同受賞した^{[ 13 ]。}モノクローナル抗体とその断片は、現在では医学的に非常に重要なものとなっている。

マイケル・ノイベルガーは、活性化誘導型（シチジン）デアミナーゼによる抗体多様化のメカニズムを発見しました。この画期的な発見は、生物が新たな病原体を認識するために多様な抗体レパートリーを産生する分子メカニズムを理解する上で重要な鍵となります。これは、生理学における指向性突然変異誘発とDNA修復の役割を理解する上で、より広範な重要性を持っています。さらに、ノイベルガーによって解明された分子メカニズムは、乳がんにおけるカタエギスの変異パターンを理解する上で非常に重要となる可能性があります。残念ながら、マイケル・ノイベルガーは骨髄腫で亡くなりました。皮肉なことに、彼はそのことを決して忘れていませんでした。

古典的な分子生物学の重点は細胞生物学と発生へと移り、分子遺伝学部門は細胞生物学と改名された。マーク・ブレッチャーは、ヒト赤血球膜におけるタンパク質のトポロジー的な配置方法とリン脂質の非対称性を発見した。リチャード・ヘンダーソンとナイジェル・アンウィンは、二次元配列の構造を決定するために電子結晶学を開発し、これを細菌の紫色のタンパク質であるバクテリオロドプシンに適用した。バーバラ・ピアースは、エンドサイトーシス中に形成される構造であるクラスリン被覆小胞の主要構成要素を発見し、それらを囲むケージ状格子の低解像度構造が決定された。タンパク質が細胞のさまざまな部分（小胞体、ゴルジ装置、形質膜など）にどのように局在化するか、そしてこれが細胞極性においてどのような役割を果たすかは、ブレッチャー、ヒュー・ペルハム^{[ 14 ]}、ショーン・マンローによって解明された。紡錘体極体（酵母細胞内の大きな構造で、有糸分裂中に染色体が移動する焦点として機能する）は精製され、ジョン・キルマーティンによって低解像度の構造が解明された。^{[ 15 ]}

染色体の構造は、長年にわたり研究対象となってきた。この研究は、DNAの最初の凝縮構造であるヌクレオソームを発見した客員研究員ロジャー・コーンバーグによって開始され、より高次のDNA折り畳み構造の理解へと研究は継続されている。

1993年に神経生物学という新しい部門が設立され、幅広い研究テーマが扱われるようになった。ナイジェル・アンウィンは電子結晶学をさらに発展させ、多くのニューロンを活性化するアセチルコリン受容体の構造を解明した。 ミシェル・ゲーデルトはアルツハイマー病に関連する変異タンパク質を特定した。

科学の進歩はしばしば技術の進歩に依存しており、LMBはこれらの多くにおいて最前線に立ってきた。主な例としては、核酸配列決定、タンパク質および抗体工学、新しいX線装置の構築、走査型共焦点顕微鏡の発明などが挙げられる。^{[ 6 ]}

LMBには、正式な退職後も研究所で研究に関心を持ち続けている名誉科学者も多数在籍しており^{[ 18 ]、}その中には以下のような人物が含まれる。

LMBの科学スタッフで、個人として、または共同でノーベル賞を受賞した者^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}は以下のとおりです。

LMBで行った研究、またはLMBで始まった研究でノーベル賞を受賞した訪問者や卒業生には、以下のような人物が含まれます。

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