Evelyn M. Witkin (nascidaMaisel; 9 de março de 1921 – 8 de julho de 2023) foi uma geneticista bacteriana americana que atuou noCold Spring Harbor Laboratory (1944–1955), noSUNY Downstate Medical Center (1955–1971) e naRutgers University (1971–1991). Witkin foi considerada inovadora e inspiradora como cientista, professora e mentora.[1]
Seu trabalho sobre danos e reparo do DNA em bactérias é fundamental para nossa compreensão desses processos em organismos vivos. Possui aplicação direta nos efeitos do envelhecimento e no diagnóstico e tratamento de doenças humanas, como o câncer.[2][1]Witkin foi agraciada com aNational Medal of Science em 2002 por seu trabalho pioneiro emmutagênese do DNA ereparo do DNA.[3][4][5] Em 2015, recebeu oAlbert Lasker Award for Basic Medical Research "por descobertas referentes à resposta ao dano no DNA – um mecanismo fundamental que protege os genomas de todos os organismos vivos."[6]
Witkin cresceu em Queens, Nova York. Ela se deslocava para frequentar o ensino médio em Manhattan, noWashington Irving High School, então uma escola exclusiva para meninas, onde foi incentivada a seguir seu interesse pela ciência.[7]Obtendo o grau de bacharel naNew York University em 1941, com especialização em biologia, pretendia permanecer para os estudos de pós-graduação. Contudo, após ajudar a organizar protestos contra a política da instituição que impedia atletas negros de jogar em faculdades do Sul, foi suspensa por três meses e uma oferta de pós-graduação foi retirada.[8][7][9]
Após o bacharelado, inscreveu-se naColumbia University, onde concluiu o mestrado em 1943.[10] Realizou seu doutorado comTheodosius Dobzhansky, que a recomendou para oCold Spring Harbor Laboratory (CSHL). No verão de 1944, no CSHL, aprendeu técnicas genéticas para trabalhar com bactérias – um novo campo de pesquisa.[7][9] Durante esse período, isolou um mutante deE. coli resistente àradiação ultravioleta – a primeira vez que mutações conferindo resistência à radiação UV foram identificadas.[11] Retornou ao CSHL em 1945 para concluir sua pesquisa de doutorado, grau que foi conferido em 1947.[9][12]
Concluído o doutorado, passou a trabalhar na Carnegie Institution of Washington, permanecendo no CSHL até 1955.Vannevar Bush, presidente da instituição, providenciou que ela trabalhasse em meio período após o nascimento dos filhos – um arranjo incomum na época. Witkin dedicava suas horas oficiais ao laboratório e realizava planejamento, análise de dados e redação em casa. Em 1949, foi convidada porLeo Szilard eBernard Davis a organizar e editar oMicrobial Genetics Bulletin, publicação que editou de 1950 a 1964.[9]
De 1955 a 1971, trabalhou noState University of New York's Downstate Medical Center, no Brooklyn.[13] Em 1971, foi nomeada Professora de Ciências Biológicas no Douglass College daRutgers University.[8][2] Em 1979, foi nomeada Professora de GenéticaBarbara McClintock,[14][15] Em 1983, transferiu-se para o Waksman Institute na Rutgers, onde atuou como Diretora de Laboratório, cargo que manteve até sua aposentadoria em 1991, quando se tornou professora emérita na Rutgers.[16][17][18]
Antes de o DNA ser definitivamente identificado como material hereditário, Witkin passou a estudar problemas centrais da genética envolvendo a duplicação de genes e os mecanismos pelos quais as mudanças genéticas se propagam. No início de sua pesquisa, supunha-se que agentes como a radiação UV causavam diretamente as mutações responsáveis pelo desenvolvimento da resistência. Witkin e colaboradores descobriram que as bactérias respondiam ativamente aos danos no DNA de várias maneiras; por meio dessas atividades protetoras, as próprias bactérias moldavam as alterações genéticas decorrentes dos danos.[19][1]
Durante seu primeiro verão como estudante no Cold Spring Harbor, trabalhou com bactérias – recentemente identificadas como possuidoras de genes e capazes de resistência viral. Como não existiam curvas de sobrevivência publicadas para a mutação deE. coli exposta à luz ultravioleta (UV), inicialmente escolheu doses bastante elevadas. A maioria das colônias morreu, mas quatro sobreviveram em uma placa. Em comparação com a linhagem parental, essas bactérias apresentaram tolerância muito maior àradiação UV.[19] Também observou diferenças comportamentais entre a linhagem resistente e as linhagens selvagens: as resistentes não apresentavam atraso na divisão celular nem formação de filamentos alongados, características das linhagens sensíveis à UV.[20][10] Witkin foi a primeira pesquisadora a isolar uma mutação que conferisse resistência à radiação UV.[11]
Enquanto atuava no Downstate, descobriu que a mutagênese por UV em E. coli podia ser revertida – fenômeno que denominou "reparo a escuro".[10][20][21]
Ela foi a primeira a descrever os processos de declínio da frequência de mutação (MFD), observando que mutações supressoras induzidas por danos diminuíam quando a síntese proteica era temporariamente inibida após irradiação por UV.[21] Concluiu que o MFD resulta de um reparo enzimático rápido antes da replicação, ocorrendo quando a síntese proteica é inibida ou atrasada. No caso de lesões fotoinduzidas potencialmente mutagênicas, a falha na replicação é letal para a bactéria; se outra DNA polimerase conseguir replicar a área danificada, a célula sobrevive, embora com maior probabilidade de ocorrer erros durante a síntese e reparo do DNA.[13]
Em seu artigo de 1967, propôs que a exposição à UV bloqueava a divisão celular por inibir uma enzima de replicação do DNA que, se permanecesse ativa, introduziria mutações durante o processo.[10][22] Mutantes desprovidos dos processos de reparo por excisão eram extremamente sensíveis aos efeitos da radiação, e os sobreviventes apresentavam inúmeras mutações induzidas.[13]
Mais tarde, foi determinado que esse tipo dereparo por excisão é mediado em bactérias por um fator de acoplamento entre transcrição e reparo (TRCF), produzido pelogene MFD.[23][21] Nesta e em outras pesquisas, Witkin inferiu processos a partir da observação cuidadosa e de experimentos com populações bacterianas, que só seriam confirmados diretamente anos depois, com o desenvolvimento de novas tecnologias.[13][10][20]
Em 1970,Miroslav Radman, recém-formado pelaFree University of Brussels, circulou um memorando propondo um modelo para a "replicação SOS".[10] Teorizou que danos súbitos e extensos no DNA poderiam desencadear uma resposta ao estresse induzível, geneticamente controlada e envolvendo a síntese de novas proteínas.[24][25] Witkin buscou evidências de um mecanismo de controle comum que explicasse a variedade de respostas celulares observadas em seu trabalho com mutagênese por UV em bactérias, propondo que o DNA danificado pela UV gerava um sinal regulador que ativava diversos genes. Seus achados sustentaram a ideia de um mecanismo de controle envolvendo lexA, que normalmente reprime os genes da resposta SOS, e recA, que alivia essa repressão em resposta aos danos no DNA.[12] Tal regulação positiva de proteínas para proteção e reparo do DNA representa um equilíbrio entre a precisão da replicação e a sobrevivência imediata.[26][24][13]
Sua pesquisa, a partir do doutorado, centrou-se na mutagênese do DNA, conduzindo-a ao estudo do reparo do DNA e à formulação daresposta SOS.[26][22][27] Mais tarde, ao caracterizar os fenótipos deE. coli mutagênica, ela e Radman detalharam a resposta SOS à radiação UV em bactérias.[26][28] Witkin continuou a estudar o mecanismo da resposta SOS até sua aposentadoria.[11] A resposta SOS ao dano no DNA foi uma descoberta importante por ser a primeira resposta coordenada ao estresse a ser elucidada.[3]
Por suas investigações perspicazes e pioneiras sobre a genética da mutagênese do DNA e do reparo do DNA, que ampliaram nossa compreensão de processos tão variados quanto a evolução e o desenvolvimento do câncer.[4]
Witkin foi casada com o psicólogoHerman Witkin; seus filhos foram: Joseph Witkin, médico de emergência e membro fundador doSha Na Na, eAndy Witkin (falecido em 2010), cientista da computação. Também foi avó de quatro. Elacompletou 100 anos em 2021.[33]
Witkin, Evelyn M. (Maio de 1964). «Foto-reversão e "reparo a escuro" de mutações para prototropia induzidas por luz ultravioleta em linhagens fotorreativáveis e não fotorreativáveis de Escherichia coli».Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis.1 (1): 22–36.PMID14195747.doi:10.1016/0027-5107(64)90049-1
Witkin, EM; George, DL (Abril de 1973). «Mutagênese induzida por radiação ultravioleta em derivados polA e UvrA polA de Escherichia coli B-R: evidência para um sistema de reparo induzível e propenso a erros».Genetics.73: Supl 73:91-10.PMID4576123
↑Deaconescu, Alexandra M.; Chambers, Anna L.; Smith, Abigail J.; Nickels, Bryce E.; Hochschild, Ann; Savery, Nigel J.; Darst, Seth A. (10 de fevereiro de 2006). «Structural basis for bacterial transcription-coupled DNA repair».Cell.124 (3): 507–520.ISSN0092-8674.PMID16469698.doi:10.1016/j.cell.2005.11.045
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.PMID 16578194.doi:10.1073/pnas.32.3.59