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Travelling to Caltech

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Discovery of photoreactivation (Part 2)
Renato Dulbecco Scientist
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Poi, continuando a lavorare con questi virus, con questi fagi irradiati con luce ultravioletta, ho scoperto un'altra irregolarità ed è questa: che, quando si fa un saggio, si misura la quantità di virus attivo che c'è in un campione, questo si fa con delle piastre di vetro, dove c'è uno strato di batteri, e si mette il virus lì, si uniformizza e poi, se c'è un fago, il fago entra in un batterio, produce nuovi fagi e così via, per cui si forma un centro di propagazione. E questo centro di propagazione si vede perché i batteri son tutti distrutti, perciò c'è lo strato uniforme di batteri e poi questi buchi che vengono chiamate placche e le placche misurano il numero dei fagi attivi. Ecco, facendo qualche esperimento, mi sono accorto di una cosa, quando- questa era una cosa- un'abitudine del laboratorio, che quando si faceva un saggio, si prendevano sempre due piastre, due scatole uguali, in maniera da essere sicuri insomma che non ci fossero errori- Era per la verifica. E queste si prendeva- si mettevano sempre l'una sull'altra, si lasciavano sul banco in maniera che- perché i batteri erano uno strato di agar, che era liquido, si lasciavano in maniera che si potessero solidifare e poi si mettevano nell'incubatore. Notavo questo che, quando ci avevo i fagi irradiati, le due piastre sempre avevano un numero diverso, una ne aveva di più dell'altra. Se erano non irradiati, era lo stesso, perciò ho detto- Bisogna vedere cos'è questo. Ho pensato, magari, temperatura, uno si scalda di più, si raffredda di più, allora ho provato a mettere a temperature diverse, no, non era quello. E alla fine, guardando tutto lo scenario, guardando al tavolo così, mi accorgo che c'è una luce brillante, luce fosforescente sopra, per cui queste piastre sono illuminate da questa luce e si sapeva che c'era un fenomeno di riattivazione di batteri irradiati con luce ultravioletta, che se erano irradiati con questa luce, capisci? Allora ho detto- Ma forse allora anche i fagi rispondono a questa luce e allora ho fatto subito l'esperimento per controllare; ho lasciato alcuni alla luce, altri no ed è diventato chiaro che c'è il fenomeno cosiddetto ‘fotoriattivazione' dei fagi. Luria non c'era in quel periodo, era a un meeting, ed è ritornato proprio quando tutto era finito, per cui vado lì e gli faccio vedere i dati. Pover'uomo, è quasi morto, perche' lui pensava che il suo fenomeno di riattivazione fosse tutta una cosa di questo tipo, capisci- che fosse un gioco di luce, ecc. ecc. Allora abbiamo detto- Beh, guarda facciamo una prova, facciamo tutto con luce, senza luce, ecc. e allora si è visto che, invece, i due fenomeni erano distinti: la fotoriattivazione era una cosa, l'altra riattivazione, da molteplicità era un'altra cosa- così era soddisfatto. Così era tranquillo anche Luria. E poi da lì mi è sembrato- capire bene questo fenomeno della riattivazione, della molteplicità e allora ho cominciato a fare degli esperimenti con numeri diversi, con condizioni diverse, ecc. Perché, vedi, se era vero quello che lui pensava, cioè che, per mantenere l'attività, la produzione di fagi in un batterio, era necessario avere dei pezzi che si mettono insieme, ricostituendo tutto il fago, quando hai fatto tutto questo, alla fine, la sensibilità di questo materiale alla luce ultravioletta diventa uguale a quello di un fago solo, perché son tutti pezzi che devono costituire il fago. E questo- appunto mi sono fatto esperimenti di questo tipo e ho visto che invece non è vero- che quando si fa l'esperimento di questo genere, che si arriva a determinare la finale alterazione, la finale suscettibilità alla luce ultravioletta, questi che sono sopravvissuti sono molto meno sensibili alla luce ultravioletta, capisci? Ah, meno sensibili, e già. Perciò, questo al momento era difficile interpretarlo, ma poi alla fine- adesso dopo un po' si è capito com'è la questione. La questione è che la luce ultravioletta produce il danno nel DNA. Il fenomeno della riattivazione è riparare i danni che sono stati fatti. Per riparare i danni, ci vuole l'attività di certi geni del fago, perciò quando si fanno queste molteplicità diverse, quello che deve sopravvivere non è tutto il fago, ma è solo questo gene, questo gruppo di geni, in maniera che questo poi possa produrre il sistema che favorirà gli altri fagi, capisci? Perciò è venuto fuori da lì che tutto questo fenomeno della riattivazione è anche dovuto a un riparo del DNA. A quel periodo lì, idee sul riparo del DNA non ce n'era nessuna, per cui tutto questo- la combinazione, la fotoriattivazione- tutto questo ha messo chiaramente in luce che era quello il fenomeno del riparo del DNA.
And so, then, continuing to work with these viruses, with these UV- irradiated phages, I discovered another irregularity and this was it: that, when a test is carried out, the quantity of active virus that there is in a sample is measured, this is done with glass plates, where there is one layer of bacteria, and the virus is placed there, this is made uniform and then, if there is a phage, the phage enters the bacterium, produces new phages and so on, so that a propagation centre is formed. And this propagation centre is seen because the bacteria are all destroyed, thus there is the uniform layer of bacteria and then these holes that are called plaques and the plaques measure the number of active phages. So, carrying out some experiments, I noticed something, when- this was a laboratory thing, that when a test was carried out, two plates were always taken, two equal boxes, so as to be sure that there are no errors- For the verification. And these were always placed one on top of the other, left on the bench in such a way that- because the bacteria were one layer of agar, which was liquid, they were left in such a way that they could solidify and then they were put in the incubator. I noted this that, when I had the irradiated phages, the two plates always had a different number, one had more than the other. If they were not irradiated, it was the same, therefore I said-We have to see what this is. I thought, of course, temperature, one heats up more, cools down more, then I tried to put them at different temperatures, no, it wasn't this. And in the end, looking at the whole picture, looking at the bench, I noticed that there was a big fluorescent light above the plates so this light was illuminating these plates and there was a phenomenon of reactivation of the irradiated bacteria with ultraviolet light, if they were irradiated with this light- you see. So, I said- But perhaps then the phages will also respond to this light and then I immediately carried out the experiment to check. I left some in the light, others not and it became clear that there was the so-called 'photoreactivation' phenomenon of the phages. Luria was not there at the time, he was in a meeting, and he came back when everything was finished, so I went to him and showed him the data. Poor fellow, he almost died! He didn't think that his phenomenon of reactivation was this type of thing, you see- that it was a trick of the light, etc. So I said-Listen, we'll carry out a test, we'll do everything with light, without light, etc. and then it was clear, however, that the two phenomena were separate: photoreactivation was one thing, the other reactivation from multiplicity was another thing- so he was satisfied. So Luria was also at ease. And then from there it seemed to me- to understand this phenomenon of reactivation properly, the multiplicity and so I started to carry out experiments with different numbers, under different conditions, etc. Because, you see, if it was true what he was thinking, which is that in order to maintain the activity, the production of phages in a bacterium, it was necessary to have pieces that fit together, restoring the entire phage, when you have done all this, in the end, the sensitivity of this material to UV light becomes the same as that of a single phage, because they are all pieces that must constitute the phage. And this- I carried out experiments precisely of this nature, that ended up determining the final alternation, the final susceptibility to UV light, those that were surviving were much less sensitive to UV light- you see? Oh, less sensitive indeed. Therefore, this at the time was difficult to interpret, but then in the end- now after a bit you understand what the point was. The point being that UV light damages DNA. The phenomenon of reactivation is to repair the damage that is caused. In order to repair the damage, this needs the activity of certain genes of the phage when these different multiplicities are carried out, what must survive is not all phage, but it is only this gene, this group of genes, in such a way that this then can produce the system that will favour other phages- you see. So it emerged from this that this entire phenomenon of reactivation is also due to a DNA repair. At this time, there were no ideas about DNA defence, so that all this- the combination, the photoreactivation clearly brought to light that this was the phenomenon of DNA repairment.

The Italian biologist Renato Dulbecco (1914-2012) had early success isolating a mutant of the polio virus which was used to create a life-saving vaccine. Later in his career, he initiated the Human Genome Project and was jointly awarded the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1975 for furthering our understanding of cancer caused by viruses.

Listeners: Paola De Paoli Marchetti

Paola De Paoli Marchetti is a science journalist who graduated with an honours degree in foreign languages and literature from the University Ca’Foscari, Venice. She has been a science journalist since the 1960s and has been on the staff of the newspaper Il Sole 24 Ore since 1970. She was elected president of UGIS (Italian Association of Science Journalists) in 1984. She has been a Member of the Board of EUSJA (European Union of Science Journalists’ Associations, Strasbourg), and was its president in 1987-1988 and 1998-2000. In May 2000 she was unanimously elected president emeritus. She was a member of the National Council of Italian Journalists (1992-1998). From 2002 to 2004 she was member of the working group for scientific communication of the National Committee for Biotechnology. She has also been a consultant at the Italian Ministry of Research and Technology and editor-in-chief of the publication MRST, policy of science and technology. She has co-authored many publications in the field of scientific information, including Le biotecnologie in Italia, Le piste della ricerca and Luna vent’anni dopo.

Duration: 6 minutes, 19 seconds

Date story recorded: May 2005

Date story went live: 24 January 2008