Biochemici - UK_Benelux - Biotrend

OPVK CZ.1.07/2.2.00/28.0184
Historie biochemie
KBC/HIBC
prof. Mgr. Marek Šebela, Ph.D.
LS 2014/2015
Biochemie v západní Evropě
a Velké Británii
Gerardus Johannes Mulder
(*1802 - †1880)
Mulder byl holandským organickým a
analytickým chemikem. Narodil se v
Utrechtu, kde studoval na univerzitě
medicínu. Později se stal profesorem chemie
v Rotterdamu a Utrechtu.
Byl jedním z prvních, kdo používali slovo
protein (po J. J. Berzeliovi, 1779-1848).
Studoval chemické složení fibrinu, albuminu
a želatiny. Určil, že tyto látky obsahují
společný základ C400H620N100O120, chemický
radikál, který zval „protein“, a pak
proměnlivé množství síry a fosforu, a to
dlouho předtím, než byla pochopena
polymerní povaha proteinů. Publikoval r. 1839
Předpokládal, že proteiny, které živočichové získávají z rostlinné potravy,
obsahují jiné množství síry a fosforu. Zajímal se o to, jak jsou jiné složky
potravy, například škrob, přeměněny na proteiny.
Adrian John Brown
(*27. 4. 1852 – †2. 7. 1919)
byl anglický profesor sladovnictví a pivovarnictví
na Univerzitě v Birminghamu, a taktéž průkopník
studia enzymové kinetiky.
Narodil se v Burton-on-Trent, ve Staffordshiru,
bankovnímu manažerovi Edwinu Brownovi.
Studoval místní gymnázium, své chemické vzdělání
získal na Royal College v Londýně. Krátkou dobu
působil jako osobní asistent u Dr. Russela na
Lékařské fakultě Nemocnice Sv. Bartoloměje, po
návratu do Burtonu, pracoval dalších 25 let jako
chemik v pivovarnickém průmyslu.
V roce 1899 odešel na na Vysokou školu pivovarnictví a sladovnictví v
Birminghamu (později Birminghamská univerzita), kde se stal profesorem
biologie a chemie fermentací a ředitelem Pivovarnické školy. Byl velice
vytížen učením, ale jako výborný a empatický učitel byl respektován a
milován svými studenty. Pro ně rovněž publikoval velmi hodnotnou učebnici
"Laboratory studies for Brewing students" (1904).
Z učebnice: "Laboratory studies for Brewing students " (1904)
Stal se prvním zkušebním komisařem biologické chemie pro Ústav chemie, v
roce 1911 byl zvolen členem Royal Society a prezidentem Ústavu
pivovarnictví (1917-1919).
Studoval fermentační procesy u bakterií a kvasinek. Jako první vyslovil
myšlenku, že látky obsažené v kvasinkách, enzymy, by mohly být zodpovědné
za urychlení reakcí a mohly by být považovány za samostatné entity.
Později tuto myšlenku prokázal Eduard Buchner (1860-1917), když zjistil,
že při fermentaci cukru stačí pouze kvasinkový extrakt.
Později se věnoval enzym-substrátovým komplexům, které jsou tvořeny
během metabolických reakcí, což byl základ celé pozdější enzymové
kinetiky.
John Scott Haldane
(*2. 5. 1860 – †14/15.3. 1936)
byl skotský fyziolog. Narodil se v Edinburghu do
aristokratické skotské rodiny jako čtvrtý syn
Roberta Haldana, právníka. Byl vnukem skotského
evangelického představitele Jamese A. Haldanea. Je
znám pro své odvážné experimenty prováděné přímo
na sobě, které vedly k velkým objevům o lidském těle
a povaze plynů. Dokonce i svého syna v útlém mládí
využíval jako pokusného králíka.
Studoval akademii a univerzitu v Edinburgu, potom univerzitu Friedricha
Schillera v Jeně, v Německu. V roce 1884 absolvoval na univerzitě v
Edinburghu medicínu. Byl jmenován demonstrátorem fyziologie na University
College, Dundee, kde studoval složení vzduchu ve školách a doma. V roce 1887
přešel na Oxford v Londýně, kde se připojil ke svému strýci, Johnovi BurdonSandersonovi, profesorovi fyziologie, opět jako demonstrátor fyziologie.
Přednášel na universitě v Glasgow, od roku 1901 byl členem New College v
Oxfordu. Stal se čestným profesorem University v Birminghamu. Obdržel
mnoho čestných ocenění. Také se stal prezidentem Spolku hornických
inženýrů, nositelem Řýdu společníků cti britského dvora, členem Královské
koleje lékařů a Královské lékařské společnosti.
Respirační fyziologie a pozorováním účinků plynů.
Bezpečnost v dolech
- Studoval toxické plyny z uhelných dolů a studní, zvláště
oxid uhelnatý, vznikající po důlních explozích a jsoucí
příčinou smrti horníků.
- Popsal využití plamene bezpečnostní lampy k detekci úniku
nebezpečného plynu (vysoký plamen, zhasínající plamen).
- Navrhl respirátory na ochranu dýchání.
- Účinky oxidu uhelnatého testoval i na svém těle a k
včasnému varování úniku nebezpečného plynu navrhl využívat
drobné živočichy s rychlým metabolismem (kanárek, bílé
myši).
- Účinky oxidu uhelnatého pozoroval a popsal na tělech
horníků, kteří se udusili v dolech (višňově růžová pleť v
důsledku tvorby karboxyhemoglobinu, který vytlačuje kyslík
a dochází tak k udušení).
Bezpečnostní lampa
Haldanova kyslíková
maska
Mezi lety 1892 – 1900 zavedl nové metody pro studium fyziologie dýchání a
krve. Vynalezl hemoglobinmetr k analýze krevních plynů, odhalil tzv. Haldaneův
efekt, který popisuje vzájemnou interakci O2/CO2 v krvi, kdy oxygenovaný
hemoglobin má menší afinitu k
CO2 a deoxygenovaný naopak. V
tkáních, kde je kyslík uvolňován a
spotřebováván, stoupá afinita k
CO2 a v plicích je naopak afinita
k CO2 nízká.
Sledoval
efekty
plicního
onemocnění silikózy způsobené
inhalací křemíkového prachu.
V roce 1911 vedl vědeckou expedici do Pike‘s Peak v Coloradu s cílem studovat
účinky nízkého tlaku vzduchu a aklimatizaci lidského těla ve velké nadmořské
výšce.
Pozoroval vlivy tlaku vzduch působící na potápěče ve velkých hloubkách, díky
kterým vyvinul dekompresní komory pro jejich přípravu na působení vysokého
tlaku a zavedl také dekompresní tabulky, kterými se potápěči řídí, aby předešli
Kesonově nemoci.
Dekompresní komora
Dekompresní tabluka
Během první světové války se zaměřil na práci s obětmi plynového útoku Němci a
vynalezl tzv. kyslíkové stany, přenosné přístroje k léčbě otravy plynem.
JS Haldane, The Philosophical Basis of Biology: Donnellan Lectures, University of Dublin, 1930 , Hodder and Stoughton Limited (1931).
JS Haldane and JG Priestley, Respiration, 2nd Ed, Oxford University Press (1935).
JS Haldane, The Philosophy of a Biologist, 2nd Ed, Oxford University Press (1936).
Martin Goodman, Suffer and Survive: The Extreme Life of J.S. Haldane, Simon & Schuster Ltd (2007)
JS Haldane, The Philosophical Basis of Biology: Donnellan Lectures, University of Dublin, 1930 , Hodder and Stoughton Limited (1931).
JS Haldane and JG Priestley, Respiration, 2nd Ed, Oxford University Press (1935).
JS Haldane, The Philosophy of a Biologist, 2nd Ed, Oxford University Press (1936).
Martin Goodman, Suffer and Survive: The Extreme Life of J.S. Haldane, Simon & Schuster Ltd (2007)
Frederick Gowland Hopkins
(*20. 6. 1861 – †16. 5. 1947)
Anglický biochemik, který byl spolu s holandským
lékařem Christiaanem Eijkmanem oceněn Nobelovou
cenou za objev vitamínů (1929).
Narodil se v Eastbourne. Jeho otec, bratranec básníka
Gerarda Manley Hopkinse, zemřel velice brzy.
Frederick se začal již v osmi letech zabývat přírodou.
A ve svých sedmnácti letech publikoval svůj první
článek v časopisu The Entomologist. Studoval na City of
London School, odkud byl později vyloučen.
Po pár letech práce v pojišťovnictví se vrátil ke studiu chemie, externě na
University of London, kde si jeho excelentní práce všiml Dr. Thomas Stevenson.
Jmenoval jej asistentem ve svých forensních laboratořích v Guy‘s Hospital, kde
později vystudoval medicínu a vyučoval fyziologii a toxikologii.
V roce 1988 byl pozván na University of Cambridge vyučovat a studovat
chemickou fyziologii (jako předchůdce biochemie). V roce 1910 byl zvolen
členem Trinity College, a v roce 1914 byl jmenován prvním profesorem
biochemie na Cambridge university. Tato pozice mu umožnila více se věnovat
svému výzkumu a za jeho působení začala výuka i výzkum v oblasti biochemie
vzkvétat a rozrůstat se po celé Anglii a později i ve světě. V době, kdy umíral,
75 jeho bývalých studentů po celém světe se stalo profesory biochemie.
V roce 1898 si vzal Jessie Anne Stephens a měl s ní dvě dcery. Kromě
Nobelovy ceny získal mnoho dalších – v roce 1905 se stal členem Royal
Society, která jej vyznamenala Královskou medailí (Royal Medal, 1918) a
Medailí Sira Copleyho (Copley Medal, 1926). Byl pasován na rytíře v roce 1925,
králem Jiřím V. V roce 1935 získal Řád za zásluhy (Order of merit), což je
britská nejexklusivnější cena civilního uznání. V letech 1930 – 1935 byl
prezidentem Royal Society a v roce 1933 prezidentem Britské asociace pro
pokrok ve vědě (British Association for the Advancement of Science).
Významné objevy a Nobelova cena
Poznatky o tvorbě a ukládání kyseliny
mléčné ve svalech při nedostatku kyslíku
později velmi otevřely cestu Archibaldu
Hillovi a Ottovi Fritzi Meyerhofovi k
objevení faktu, že pro kontrakci svalů je
důležitá
energie
získaná
cyklickým
metabolismem sacharidů.
V roce 1912 publikoval práci, díky které se proslavil nejvíce. Zde demonstruje na
několika experimentech při krmení zvířat, jak strava složená pouze z čistých
proteinů, sacharidů, tuků, minerálů a vody není dostatečná pro normální zdravý
růst. To jej přinutilo přemýšlet o existenci neznámých látek přítomných v malém
množství v normální stravě, důležitých pro zdravý růst a přežití. Tyto doplňkové
potravinové faktory („accessory food factors“), jak je nazýval, později
přejmenoval na vitamíny. Později, získal za tento objev, s Christiaanem
Eijkmanem, Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu (1929).
Odhalil, že máslo neobsahuje žádné vitamíny a díky němu se od roku 1926 vyrábí
margarín obohacený vitamíny.
V roce 1901 objevil aminokyselinu
tryptofan, když ji poprvé izoloval pomocí
hydrolýzy kaseinu.
Objev glutathionu (1921) je s ním taktéž
spojován. Izoloval jej z různých zvířecích
tkání. Nejprve navrhoval, že se jedná o
dipeptid kyseliny glutamové a cysteinu.
Později došel k závěru, že jde o tripeptid
kyseliny glutamové, cysteinu a glycinu,
který souhlasil s výsledky nezávislé
práce Edward Calvin Kendalla.
L-Tryptofan
Glutathion
Arthur Harden
(*12.10. 1865 – †17.6. 1940)
Sir Arthur Harden byl anglický
biochemik a laureát Nobelovy
ceny za chemii, kterou získal
v roce 1929 společně se
švédským organickým chemikem
a
biochemikem
německého
původu
Hansem
Karlem
Augustem
Simonem
von
Eulerem-Chelpinem
(18731964),
a
to
za
výzkum
fermentace cukrů a kvasných
enzymů.
Narodil se v Manchesteru. Rodiče Arthura Hardena, otec Albert Tyas
Harden and matka Eliza mu zajistili dobré vzdělání jako jedinému synovi
vedle několika sester. Navštěvoval soukromou školu ve Victoria Parku
(1873-1877) a studoval na koleji Tettenhall ve Staffordshiru (1877-1881).
Od roku 1882 pokračoval na Viktoriině univerzitě v Manchesteru (The
Owens College), kde výuku chemie řídil Sir Henry Enfield Roscoe, který
proslul výzkumem sloučenin vanadu a objevy v oblasti fotochemie. Arthur
Harden studium ukončil v roce 1885 s vynikajícími výsledky. V roce 1886
získal Daltonovo stipendium, které mu umožnilo pracovat po dobu jednoho
roku na univerzitě v Erlangenu u Otto Fischera, kde se věnoval přípravě a
vlastnostem nitrosonaftylaminu.
Po získání doktorátu (1888) a návratu do Manchesteru pracoval na
univerzitě jako asistent (později odborný asistent) a demonstrátor až do
roku 1897. Před odchodem odtud se Arthur Harden věnoval například
studiu působení světla na směs oxidu uhelnatého a chloru, ale byl aktivní
především ve výuce – přednášel a podílel se na psaní učebnic pro studenty
chemie. Poté nastoupil jako chemik na Britském ústavu preventivní
medicíny v Londýně (založen 1891), ze kterého se později stal Jennerův
(1898) a nakonec Listerův ústav (1903), což bylo v jeho kariéře zlomové a
rozhodující.
Zpočátku se v novém působišti vědě nevěnoval na plný úvazek neboť
také vyučoval kurzy chemie zaměřené na analýzu vody a potravin pro
mediky. V roce 1907 se tam stal vedoucím spojených oddělení chemie a
biochemie. V této pozici setrval až do ochodu na odpočinek v roce 1930,
avšak i poté nadále pokračoval ve vědecké práci. V roce 1912 získal titul
profesora biochemie na Londýnské univerzitě, to již měl za sebou
vynikající a převratné vědecké výsledky.
Od roku 1898 se zabýval chemií baktérií např. bakteriálními toxiny.
Později se střed jeho zájmu posunul k alkoholovému kvašení. K této
práci byl zpočátku stimulován svým kolegou Allanem Macfadyenem,
který byl jako většina mikrobiologů té doby podnícen aktuálním
Buchnerovým objevem enzymů, tedy skutečnosti, že fermentace cukru
lze docílit bezbuněčným extraktem kvasnic a tudíž bez přítomnosti
intaktních buněk (1896-1897).
Extrakt kvasnic (obsahující „zymasu“) měl v tomto ohledu dvě nevýhody,
které přímo vybízely k dalšímu studiu: 1) sám o sobě produkoval alkohol a
CO2 bez nutnosti přídavku cukru (autofermentace), 2) rychle ztrácel
svoji schopnost fermentovat.
Harden zjistil, že enzym bez přídavku cukru působí na glykogen
produkovaný kvasinkami a pokud je tento vyčerpán, proces skončí.
Pokles schopnosti fermentovat vysvětlil proteolytickou destrukcí
zymasy. Klíčové Hardenovy objevy byly v letech 1900-1914. Během
studia zmíněného kvašení příšel se svými spolupracovníky na dva zásadní
objevy. Tím prvním bylo nalezení termostabilní a dialyzovatelné
látky, která je potřebná k funkci zymasy a bez jejíž přítomnosti
nelze enzymově přeměňovat cukr na alkohol. Harden neznal strukturu
této látky, pouze zjistil přítomnost kyseliny fosforečné. Koenzym
NAD+ (nikotinamidadenindinukleotid) byl teprve později definován
Hansem von Eulerem, který byl rovněž autorem jeho prvního názvu
kozymasa (1931).
Druhým Hardenovým zjištěním byla důležitost role fosfátu v procesu
alkoholového kvašení spojená s objevy fosforečných esterů sacharidů
(1906). Je nutné zmínit, že na těchto výsledcích se podílela řada žáků a
spolupracovníků Arthura Hardena např. William John Young (18781942), Robert Robison (1883-1941), Francis Robert Eden baron Henley
(1877-1962) a Marjorie Giffen Macfarlaneová. Jejich jména a zásluhy
se odrážejí i v čestném pojmenování fosforečných esterů sacharidů:
glukosa-6-fosfátu (Robisonův ester) a fruktosa-1,6-bisfosfátu
(Hardenův-Youngův ester).
Harden nevěřil že tvorba cukerných fosfátů souvisí s produkcí alkoholu a
CO2, tedy že jde o intermediáty v řetězu reakcí, neboť nerad spekuloval.
Domníval se však, že takovým metabolitem by mohl být methylglyoxal.
Během 1. světové války se věnoval (aby přispěl k válečnému úsilí státu)
výzkumu potravinových faktorů (vitamínů), jejichž nedostatek se odráží
v chorobách beri-beri a kurděje, které se objevily i v britských
jednotkách bojujících v Asii a Africe. Dnes víme, že jde o thiamin
(vitamín B1) respektive kyselinu L-askorbovou (vitamín C).
Arthur Harden byl zakládajícím a dlouholetým spolueditorem časopisu
The Biochemical Journal (v letech 1913-1938, spolu s fyziologem
Williamem Maddockem Baylissem). V roce 1936 se Arthur Harden stal za
své vědecké objevy a zásluhy rytířem Řádu britského impéria („Knight
Commander of the Order of the British Empire”). Jako člen Královské
společnosti v Londýně (od roku 1909) obdržel v roce 1935 její prestižní
Davyho medaili za chemický výzkum. Byl nositelem řady čestných
doktorátů
Oženil se v roce 1890. Jeho manželka Georgina Sydney Bridge (zemřela
v roce 1928) pocházela z Nového Zélandu. Sir Arthur Harden zemřel
bezdětný v roce 1940 ve svém domě v Bourne Endu, Buckinghamshire.
Gabriel Bertrand
(*17. 5. 1867 – †20. 6. 1962)
Byl to francouzský farmakolog, biochemik a
bakteriolog. Do biochemie zavedl pojem oxidasa
a stopové prvky. Jeho otec byl obchodník a
výrobce alkoholu, připravoval bylinné likéry.
Zájem o přírodní vědy se v něm probudil brzy.
Docházel do Národního muzea přírodní historie
(Museum National d'Histoire Naturelle) a od
roku 1886 zde působil jako student chemické
školy Edmonda Fremy o 4 roky později se stal
asistentem na katedře chemie aplikované na
organické látky. V roce 1886 také začal studovat
farmacii, kterou absolvoval v roce 1894
Doktorát ukončil o deset let později. Již v roce 1900 byl však jmenován na
žádost Emile Duclauxa členem nově vytvořeného Oddělení biochemie
Pausteurova ústavu. Po smrti Duclauxa převzal Bertrand jeho kurzy a v roce
1908 byl jmenován vedoucím, tak působil až do důchodu.
Zavedení termínu "oxidasa„
Ve své disertační práci řešil problematiku konverze sorbitolu na sorbosu.
Demonstroval, že ke konverzi je potřeba bakterie Bacterium xylinum a proces,
který probíhá v přítomnosti kyslíku, nazval oxidace.
Dále zkoumal procesy tmavnutí a tuhnutí latexu z mízy stromu Toxicodendron
vernicifluum, který Japonci používají k lakování nádob. Objevil, že za změnu
barvy je opět zodpovědná oxidace, a to fenolu – lakolu, tvrdnutí je způsobeno
oxidací urushiolu v přítomnosti jiné látky – lakasy.
Toxicodendron vernicifluum
Struktura urushiolu
R=
R=
R=
R=
R=
(CH2)14CH3 nebo
(CH2)7CH=CH(CH2)5CH3 nebo
(CH2)7CH=CHCH2CH=CH(CH2)2CH3 nebo
(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH=CHCH3 nebo
(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH2 a další.
Následně zjistil, že i jiné fenolové sloučeniny podstupují podobné oxidační
reakce, taktéž v přítomnosti látek podobných lakase.
V roce 1896 poprvé použil termín oxidasa pro tyto oxidující enzymy a
následující rok publikoval několik studií o oxidasách.
Objev stopových prvků
Další významný pokrok v analýze enzymů udělal Bertrand,
když zaznamenal, že popel lakasy obsahoval velký podíl
manganu. Doposud byla brána přítomnost minerálních
látek v rostlinách jako vedlejší. Bertrandova práce a jeho
tvrzení, že nedostatek manganu způsobuje přerušení
růstu rostliny, změnily náhled na tuto problematiku.
Pozdější studie vysoce purifikovaných lakas z různých
odrůd stromů prokázaly, že aktivním kovovým iontem není
mangan, ale měď.
Struktura laccasy
Ukázal, že i vývoj plísně Aspergillus niger je výrazně
ovlivněn přítomností i velmi malého množství manganu.
Následně shrnul, že kovy mohou být podstatnou částí enzymů a dokonce
nezbytnou funkční částí oxidačních enzymů. Z vyplývajících studií poté vyvinul
představu o tzv. stopových prvcích a jejich důležitosti pro metabolismus.
Organické efekty různých kovů byly popsány v několika publikacích.
Mnoho vědců poté odhalilo příčinu dříve diagnostikovaných patologických stavů,
jako důsledek nedostatku stopových prvků.
Publikace Gabriela Bertranda:
“Sur le latex de l’arbre à laque,” in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris), 118 (1894), 1215–1218
“Sur la présence simultanée de la laccase et de la tyrosinase dans le sue de quelques champignons,” in Comptes rendusde l’Académie des sciences
(Paris), 123 (1896), 463–465.
"Recherches sur la laccase, nouveau ferment soluble, à propriétés oxydantes,” in Annales de chimie, 12 (1897), 115–140,
“Sur l’emploi favorable du manganése comme engrais,” in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris), 141 (1905), 1255–1257.
“Influence du managnésesur le devéloppement de l’Aspergillis niger in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris), 152 (1911), 225–228.
“Influence combinée du zinc et du managèse sur le développement de l’ Aspergillis niger,” in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris),
152 (1911), 900–902.
“Influence du zinc et du manganése sur la composition minérale de l’ Aspergillis niger,” in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris), 152
(1911),,1337–1340 .
John James Rickard Macleod
(*6. 9. 1876 – †16. 3. 1935)
Macleod byl skotský biochemik a
fyziolog, který se zabýval metabolismem sacharidů. Byl jedním z
objevitelů insulinu, a to v době, kdy
byl profesorem fyziologie na univerzitě
v Torontu. V r. 1923 získal spolu s
Frederickem Bantingem (1891-1941)
Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu.
Zdroj: Wiki
Narodil se u Dunkeldu, jeho otec Robert byl kněz. Po
přestěhování chodil na střední školu v Aberdeenu, kde studoval
později na univerzitě medicínu. V r. 1898 získal doktorát
medicíny a posléze byl stipendistou v Lipsku, kde se věnoval
biochemii. Po návratu dostal místo demonstrátora a
přednášejícího na Lékařské fakultě při Londýnské nemocnici
(Universita královny Marie) a posléze doktorát na univerzitě v
Cambridge. V r. 1903 odešel do Spojených států.
V Ohiu na Univerzitě Západní rezervy zůstal 15 let. Po válce přijal
místo na Torontské univerzitě, stal se ředitelem fyziologické
laboratoře, zabýval se např. problematikou mykobaktérií,
metabolismu kreatininu nebo cirkulací krve v mozku. Od r. 1905 se
věnoval diabetes, publikoval na toto téma odborné práce.
V r. 1920 byl kontaktován mladým F. Bantingem, aby mu umožnil
experimenty s léčbou diabetes u psů pomocí extraktů pankreatu¨,
byl však skeptický a předpokládal, že zásadní podíl na regulaci krevní
glukosy má nervový systém. Přes Macleodovu skepsi ho Banting svým
nadšením přesvědčil, dostal laboratoř, experimentální zvířata a jako
asistenta Macleodova studenta C. H. Besta (1899-1978). Během
profesorova prázdninového pobytu ve Skotsku Banting s Bestem
získali fungující extrakt pankreatu a úspěšně jeho pomocí dokázali
snížit hladinu glukosy v krvi psa s odstraněným pankreatem.
Po návratu byl Macleod stále skeptický a požadoval další ověřovací
experimenty, úspěšné výsledky pak Macleod prezentoval na
konferenci, což vzbudilo Bantingovu nevoli. Na první publikaci však
čestně odmítl spoluautorství. Pro přečištění alkoholového extraktu
pankreatu za účelem vyššího výtěžku insulinu angažoval biochemika
Jamese Collipa (1892-1965) a činnost celé laboratoře podřídil
souvisejícímu výzkumu. Od prvních klinických pokusů se Banting cítil
odstrčený a v laboratoři bylo velké napětí. Klinické pokusy totiž
koordinoval Macleod. V r. 1923 se objevil první úspěšný léčebný
pokus a po něm pak další. V létě téhož roku Macleod v Námořní
biologické stanici St. Andrews v Novém Brunšviku studoval kostnaté
ryby s oddělenými oblastmi hroznovitých buněk a buněk ostrůvků v
pankreatu a prokázal, že insulin se tvoří v druhých jmenovaných.
Pokračovaly však spory s Bantingem, který se snažil přivlastnit si
veškerý kredit z experimentů s insulinem.
V r. 1928 se Macleod vrátil do Skotska jako profesor fyziologie a
později děkan Lékařské fakulty univerzity v Aberdeenu. V l. 19291933 byl též členem Rady medicínského výzkumu. Napsal text
vysvětlující jeho roli v objevu insulinu, ale neúčastnil se dalších
polemik s Bantingem, který ho nenáviděl. Od odjezdu z Toronta už s
Bantingem nepromluvil. Nepracoval už nikdy na insulinu. Zabýval se
však jiným výzkumem a vyvrátil např. své dřívější představy o roli
CNS v metabolismu glukosy.
Po Bantingově smrti při leteckém neštěstí v r. 1941 se Best údajně
snažil vymazat jména Macleod a Collip z historie objevu. Teprve v r.
1950 byla role všech čtyř objektivně zhodnocena. Pohled na osobu
Macleoda byl dlouho zbytečně negativní, teprve po Bestově smrti
uvolnila
Torontská
univerzita
dokumenty,
které
umožnily
rekonstruovat, jak se věci ve skutečnosti měly.
Během života se autorsky podílel na článcích v počtu 200 a napsal
též jedenáct knih, zejména učebnic fyziologie.
Byl uznávaným fyziologem už před záležitostí s insulinem. Byl členem
vědeckých společností (Kanada, USA, UK, Německo).
Neudělení Nobelovy ceny v r. 1923 C. H. Bestovi považoval Banting za
neférové, podělil se s ním o finančním prémii. Stejně tak se Macleod
podělil s Collipem. Výbor pro udělení Nobelovy ceny oceňoval význam
Macleoda pro interpretaci dat, řízení klinických experimentů a
veřejnou prezentaci výsledků. V r. 1972 Nobelova nadace oficiálně
přiznala, že opomenutí Besta při udělení ceny v r. 1923 bylo chybou.
Sami Best a Banting však opomněli přiznat dřívější objevy Paulesca.
Frederick Griffith
(1877 - 1941)
Griffith byl britský bakteriolog, který se zabýval
epidemiologií a patologií bakteriální pneumonie.
Je
znám
pro
tzv.
Griffithův
experiment
demonstrující bakteriální transformaci.
Narodil se v Hale, hrabství Lancashire, v roce 1877
(den a měsíc neznámý). Studoval Liverpool University,
poté pracoval v Laboratoři Josepha Tie v nemocnici
Liverpool Royal Infirmary.
V roce 1910 začal pracovat pro vládu Spojeného
království.
Tato laboratoř se stala Patologickou laboratoří ministerstva zdravotnictví,
kde Griffith působil jako lékař. Přestože laboratoře skýtaly pouze základní a
jednoduché vybavení, spolu se svým kolegou Williamem M. Scottem byli
schopni ve své době udělat kus práce. Klíčové experimenty prováděl zejména
ve 20. letech. Po vypuknutí 2. světové války byla laboratoř rozšířena v
Emergency Public Health Laboratory Service.
Griffithův experiment
Poprvé proběhl v roce 1928. Dokazoval, že bakterie
jsou schopny přenášet genetickou informaci
prostřednictvím procesu zvaného transformace.
Griffith sledoval infekci myší pneumokokem
Streptococcus pneumoniae. Sledoval dvě formy
bakteriálních kmenů pneumokoka – II-R (rough) a
III-S
(smooth).
III-S
forma
disponuje
polysacharidovým ochranným povrchem, který tyto
bakterie chrání před imunitním systémem
hostitele. V případě napadení tedy hostitel podléhá
nemoci a umírá. Na rozdíl od III-S formy
(virulentní), II-R forma (nevirulentní) tento povrch
postrádá, a proto je náchylná vůči obranným
mechanismům hostitelského organismu. Hostitel
tak nepodléhá infekci.
V experimentu byly bakterie formy III-S usmrceny pomocí tepla a přidány k bakteriím
II-R formy. Zatímco samotné teplem usmrcené bakterie nebyly schopny infikovat
hostitele, kombinace obou forem injektovaných hostiteli (usmrcených virulentních a
živých nevirulentních) byla schopna jej zabít. Dokonce bylo možno poté z hostitele
izolovat živé, jak virulentní, tak nevirulentní formy. Z toho Griffith usoudil, že II-R typ
byl transformován v buňky bakterií typu III-S tzv. transformačním principem, který
nějakým způsobem umožnil předat informaci z mrtvých III-S bakterií nevirulentním IIR bakteriím.
Později bylo upřesněno, že transformační princip je založen na přijetí DNA mrtvých
III-S bakterií bakteriemi typu II-R. Díky získanému genu zodpovědnému za tvorbu
ochranné kapsule se stal odolný vůči imunitnímu systému i původně nevirulentní II-R
kmen. Přesný původ transformačního principu (DNA) byl později ověřen experimenty
provedené Avery McLeodem, McCartym a Hersheyem a Chaseovou.
Ve
spojení
se
studiem sérologických typů bakterie
Streptoccoccus pyrogenes studoval akutní zánět mandlí – jeho
následky, epidemiologii a bakteriologii a výsledky studií
spolupublikoval v roce 1931. V roce 1934 získal mnoho poznatků
o obyčejném zánětu hrtanu, který může vést ke spále, často
fatální poporodní horečce nebo až ke streptokokové sepsi.
Později také zjistil, že tento streptokok často doprovází
bakteriální pneumokokovou infekci, zodpovědnou za pneumonii.
Poukázal na možnost, jak může vznikat resistence bakterií
vůči antibiotikům.
V roce 1967 pozoroval in vitro bakteriální transformaci u
pneumokoků. Později (1969) pozoroval transformaci in vivo,
během duální infekce streptokokem (Streptoccoccus
pyogenes), a zároveň pneumokokem (Streptoccoccus
pneumoniae), kdy je pacientovi podáváno antibiotikum
erythromycin, na které může neresistentní pneumokok od
resistentního streptokoka získat resistentní gen a stát se tak
nově-resistentní vůči erythromycinu.
Streptoccoccus pyogenes
Streptoccoccus pneumoniae
Albert Jan Kluyver
(3. 6. 1888 – 14. 5. 1956)
Holandský mikrobiolog a biochemik. Narodil se ve
městě Breda jako druhé dítě a jediný syn Marie
Honinghové a Jana Cornelise Kluyvera, inženýra a
později profesora matematiky v Leidenu. Od roku
1905 studoval Technickou univerzitu v Delftu a o pět
let později absolvoval v oboru chemické inženýrství.
Poté se stal asistentem profesora G. van Itersona v
Technické botanické laboratoři, kde začal pracovat
na biochemickém určení cukrů, jejíž výsledky později
publikoval (Biochemische SuiKerbepalingen, 1914)
V roce 1916 odešel působil jako konzultant na Oddělení zemědělství, průmyslu
a obchodu na ostrově Java. V roce 1922 se vrátil na Technickou univerzitu v
Delftu jako vedoucí oddělení obecné a aplikované mikrobiologie a
mikrobiologických laboratoří. Jeho hlavní výzkum se zabýval průmyslovou
mikrobiologií, fyziologií a biochemií půdních mikroorganismů a biologickou
fixací dusíku. Stal se zahraničním spolupracovníkem US National Academy of
Sciences (1950) a Královské společnosti v Londýně (1952).
V práci Biochemische Suikerbepalingen (1914) popisuje měření oxidu uhličitého
produkovaného kvasinkami v průběhu aerobní inkubace v roztoku cukru. Pomocí
těchto pozorování navrhl použít některé druhy kvasinek ke stanovení
koncentrace cukru ve směsi.
V roce 1924 studoval Acetobacter suboxydans a zdůraznil jeho důležitost v
produkci sorbosy, látky pro komerční výrobu kyseliny askorbové. Na konci 20.
let začal spolupracovat se společností Netherlands Yeast and Alcohol
Manufacturing Company.
Odhalení různých metabolických procesů poté aplikoval pro studium alkoholové
fermentace, fosforylace, asimilačních procesů, původ a mechanismu
biokatalyzátorů, a taktéž rozklad celulózy v bachoru krav a také jich využil pro
klasifikaci mikroorganismů (jako člen Mezinárodní komise pro nomenklaturu a
klasifikaci Mezinárodního kongresu pro mikrobiologii).
V roce 1926 publikoval spolu s Hendrickem Jeanem Louisedm Donkerem
článek "Die Einheit in der Biochemie" („Jednota v biochemii"), kde prezentuje
svá tvrzení, že všechny organismy jsou na biochemické úrovni jednotné.
Ve spolupráci s A. Mantenem publikoval práci “Some Observations on the
Metabolism of Bacteria Oxidizing Molecular Hydrogen” (1942), kde popsal,
využití biochemických vlastností k dalšímu členění rodů.
Jeho největší vliv mělo však tvrzení o principu přenosu vodíku jako základní
rys všech metabolických procesů.
Je taktéž považován za otce „srovnávací biochemie“, která popisuje
extrapolaci studovaných chemických procesů z bakterií na vyšší organismy.
V roce 1953 byl oceněn Medailí Sira Copleyho (Copley medal).
•Woods, D. D. (1957). "Albert Jan Kluyver 1888-1956". Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 3: 109–126.
doi:10.1098/rsbm.1957.0008.
•Spath, Susan B. (1999). C.B. Van Niel and the Culture of Microbiology, 1920–1965 (PhD). University of California, Berkeley. 308t 1999 385.
•Singleton, J. (2000). "From bacteriology to biochemistry: Albert Jan Kluyver and Chester Werkman at Iowa State". Journal of the History of
Biology 33 (1): 141–180. doi:10.1023/A:1004775817881. PMID 11624416.
•Theunissen, B. (1996). "The beginnings of the ?Delft Tradition? Revisited: Martinus . Beijerinck and the genetics of microorganisms". Journal of
the History of Biology 29 (2): 197–228. doi:10.1007/BF00571082. PMID 11613330.
•Kluyver, Albert J.; Donker, H.J.L. (1926). "Die Einheit in der Biochemie". Chem. Zelle Gewebe 13: 134–190.
•Kamp, A.F.; La Rivière, J.W.M.; Verhoeven, W. (1959). Albert Jan Kluyver: his life and work. Interscience Publishers. p. 20.
•Kluyver, Albert Jan (1931). The chemical activities of micro-organizms. University of London Press. p. 5.
Jack Drummond
(*12. 1, 1891 - †4/5. 8. 1952)
Významný anglický biochemik, proslulý svou odborností
na výživu.
Narodil se v Leicesteru, jako syn plukovníka
Královského
jízdního
dělostřelectva,
Johna
Drummonda a jeho ženě Gertrudě Drumond. Po smrti
svého otce byl adoptován a vychováván jeho sestrou
Marií, která žila blízko Charltonu. Její muž byl
vysloužilý kapitán kormidelník.
Navštěvoval školu Johna Roana v Greenwichi poté Strand School na King‘s
College London ve Strandu.
Jeho původ zůstává nejasný. Neexistuje žádný rodný list a není známo, co
se stalo s jeho matkou.
17. června 1915 se oženil s Mable Helen Straw, která také absolvovala East
London College, po 24 letech se rozvedli, Jack si vzal svou sekretářku a
spoluautorku Anne v roce 1940. Měli jedinou dceru Elizabeth.
Po absolvování oboru chemie s vyznamenáním v roce 1912 na East London
College (nyní Queen Mary, University of London) se stal výzkumným
asistentem na oddělení fyziologie na King‘s College London, pod vedením Otto
Rosenheima a profesora W. D. Halliburtona. V roce 1914 se přestěhoval do
Cancer Hospital Research Institutu, kde pracoval Casimir Funk, známý pro
svůj termín vitamine (z vital amine). A zde se poprvé začal Drummond
zajímat o výživu.
Halliburton mu nabídl spolupráci v oblasti výzkumu másla a margarínu, kde měl
studovat v tucích rozpustné vitamíny. Po přesunu na University College
London (UCL) v roce 1919 se věnoval fyziologické chemii, předchůdci moderní
biochemie. Navrhl názvosloví vitamínů – ne všechny vitaminy obsahují
aminoskupinu – odsud vitamin A, B, C – bez koncového „e“.
V roce 1922 se ve věku 31 let stal prvním
profesorem biochemie na UCL, a působil
zde také jako děkan na Fakultě lékařských
věd (1929-1932).
Ve třicátých letech se mu úspěšně podařilo
izolovat čistý vitamin A. V té době se
začal intenzivně zabývat výživou v praxi a
studoval výživu v Anglii napříč 500letou
historií.
VITAMIN A
(2E,4E,6E,8E)-3,7-Dimethyl-9-(2,6,6-trimethyl-1cyclohexen-1-yl)-2,4,6,8-nonatetraen-1-ol (Retinol)
Sumární vzorec: C20H30O
Mol. Hmotnost: 286.4516 g/mol
Později, se svou budoucí ženou, shrnul výsledky své práce ve formě knihy
„The Englishman‘s Food: A history of five centuries of english diet“
(1939).
V roce 1939, během začátku války, byl důležitým
konzultantem v oblasti kontaminace jídla s
Ministerstvem pro výživu. A později byl jmenován jeho
vědeckým poradcem. Na základě zdravých výživových
zásad vypracoval plán pro příděl jídla během války,
což byla dobrá příležitost jak útočit proti „dietetické
nevědomosti“. Věřil nejen v udržení, ale i dokonce v
celkové zlepšení zdraví národa (zavedení potravin s
více proteiny a vitamíny pro nejchudší ve společnosti,
omezení masa, tuků, cukrů a vajíček pro ostatní).
Následné studie po válce ukázaly, že navzdory
přerozdělování a stresu z války, zdraví populace se
zlepšilo.
Drummond se stal nutričním poradcem pro Vrchní velitelství spojeneckých
expedičních sil (1944) a pro spojenecké kontrolní komise v Německu a
Rakousku (1945).
Téhož roku se stal ředitelem výzkumu v Boots Pure Drug Company (do roku
1946 zůstal nadále i na Ministerstvu pro výživu).
Pro mnoho kolegů byla tato změna instituce překvapením. Člověk, který
veřejně prosazoval důkladné testování agrochemikálií, je nyní zodpovědný za
vývoj možných škodlivých herbicidních přípravků.
Drummond se zde angažoval ve výzkumu zdrojů léčiv proti tropickým
nemocem. Po nástupu nového ředitele byl však tento výzkum pro nedostatek
financí zastaven.
V noci ze 4. na 5. srpna roku 1952 byl spolu s manželkou a jejich desetiletou
dcerou zavražděn, blízko městečka Lurs v severní Francii na dovolené.
William Thomas Astbury (Bill Astbury)
(*25. 2. 1898 - †4. 6. 1961)
Anglický fyzik a molekulární biolog. Je
považován za průkopníka strukturních analýz
biologických molekul pomocí rentgenové
difrakce.
Položil
základy
k
objevení
sekundárních struktur proteinů (α-helix a ßskládaný list, stejn2 jako Linus Pauling).
Narozen v Longtonu, Staffordshire jako
čtvrtý ze sedmi dětí. Jeho otec, William Edwin
Astbury byl hrnčířem.
Díky tomu, že dostal stipendium na Longton High School, nemusel
pokračovat ve šlépějích svého otce. Jeho zájem o studium byl ovlivněn
učitelem chemie a dokonce i ředitelem (taktéž chemik). Jako výborný a pilný
student korunoval své studium Zlatou medailí Vévody ze Sutherlandu
(zakladatel Longton High School), a poté dostal lokální stipendium na Jesus
College v Cambridge.
Nebyl to typický „šprt“. Hrál výborně kriket, amatérské divadlo, maloval. Se
svými bratry sdílel lásku k hudbě, hrál velmi dobře na piano a housle.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:JesusCollegeCambridgeMasterGate.jpg
Po dvou semestrech na Univerzitě v
Cambridge, byl nucen, během první
světové války, studium přerušit a
nastoupit do vojenské služby. Kvůli
problémům se slepým střevem byl vyslán
k léčbě do Royal Society Medical Corps,
ve městě Cork v Irsku, kde potkal i svou
nastávající manželku Frances Gould.
Později se vrátil do Cambridge a dokončil
poslední rok studia se specializací na
fyziku. V roce 1922 se oženil a měl dvě
děti, syna Billa a dceru Maureen.
Na doporučení svého profesora A. Hutchinsona měl tu čest spolupracovat s
Willamem Braggem v laboratořích na Univerzitní Vysoké škole v Londýně. V
roce 1923 spolu odešli do Davy-Faraday laboratoří Royal Institutu v Londýně.
Zde potkal mnoho významných vědců, např. Kathleen Londsdale, J. D. Bernal.
Publikoval články do časopisu „Classic crystallography“ věnující se studiu
struktury kyseliny tartarové. V roce 1928 byl jmenován docentem fyziky
textilu na Univerzitě v Leedsu. Později byl jmenován lektorem fyziky (1937) a
profesorem biomolekulární struktury v roce 1947. Působil zde až do své smrti
(1961). V roce 1940 byl zvolen členem Royal society (FRS). V jeho upomínku
stále existuje Astburyho centrum pro strukturní molekulární biologii v Leeds.
Později dostal mnoho ocenění a čestných titulů.
Rentgenové difrakční studie vláknitých proteinů:
V Leedsu započal studium strukturních
vlastností vláknitých látek na keratinu, který
netvoří pravidelné krystaly tak, jako předchozí
studované látky. Při sledování difrakčních
obrazců vláken vlhké ovčí vlny (složené z
keratinu) pozoroval významné změny během
jejich napínání. Na základě těchto změn byl
schopen odvodit opakující se motivy se
vzdáleností 0,51 nm. Později podal základ pro
odvození sekundárních struktur (α-helix a ßskládaný list).
http://en.wikipedia.org/wiki/File:KeratinF9.png
Byl první, kdo navrhl existenci vodíkových můstků, které zprostředkovávají
interakce mezi polypeptidovými řetězci a stabilizují struktury proteinů
(1931). Později se přesunul ke studiu dalších proteinů (myosin, epidermin,
fibrin). Z difrakčních obrazců byl schopen odvodit, zda se jedná o
šroubovicové a složené struktury.
Dalším předmětem studia se stala i DNA.
K analýze mu byl zaslán vzorek izolovaný z
telecího brzlíku švédem Torbjörnem
Casperssonem (rok 1937). Z difrakčních
obrazců byl Astbury schopen odvodit
vzdálenosti opakujících se struktur (2.7
nm) a bazí ležících od sebe 0,34 nm. Tyto
výsledky taktéž prezentoval na symposiu v
laboratoři Cold Spring Harbor, v roce
1938, které srovnával s délkou vazeb v
polypeptidovém
řetězci
(později
upřesněná vzdálenost mezi bázemi na
0,332 nm).
http://en.wikipedia.org/wiki/File:DNA_Structure%2BKey%2B
Labelled.pn_NoBB.png
Přestože jeho primitivní data neumožnila odvodit strukturu DNA správně,
jeho poznatky inspirovaly k hlubším studiím Linuse Paulinga, později Maurice
Wilkinse, Rosalindu Franklin. A konečně Jamese Watsona a Francise
Cricka, kteří v roce 1953 odvodili přesnou a správnou strukturu molekuly
DNA.
•Astbury WT and Woods HJ. (1931) "The Molecular Weights of Proteins", Nature, 127, 663-665.
•Astbury WT and Street A. (1931) "X-ray studies of the structures of hair, wool and related fibres. I.
General", Trans. R. Soc. Lond., A230, 75-101.
•Astbury WT. (1933) "Some Problems in the X-ray Analysis of the Structure of Animal Hairs and
Other Protein Fibers", Trans. Faraday Soc., 29, 193-211.
•Astbury WT and Woods HJ. (1934) "X-ray studies of the structures of hair, wool and related fibres.
II. The molecular structure and elastic properties of hair keratin", Trans. R. Soc. Lond., A232, 333394.
•Astbury WT and Sisson WA. (1935) "X-ray studies of the structures of hair, wool and related fibres.
III. The configuration of the keratin molecule and its orientation in the biological cell", Proc. R. Soc.
Lond., A150, 533-551.
•Neurath H. (1940) "Intramolecular folding of polypeptide chains in relation to protein structure", J.
Phys. Chem., 44, 296-305.
•Taylor HS. (1942) "Large molecules through atomic spectacles", Proc. Am. Philos. Soc., 85, 1-12.
•Huggins M. (1943) "The structure of fibrous proteins", Chem. Rev., 32, 195-218.
David Keilin
(*21. 3. 1887 – †27. 2. 1963)
David Keilin byl anglický biolog a
biochemik polského původu. Narodil se
v Moskvě, jeho otec byl obchodníkem,
ale brzy se rodina vrátila do Polska. Od
dětství trpěl astmatem, byl vzděláván
matkou a guvernantkou do věku 10ti let.
Pak nastoupil na soukromé polské
gymnázium ve Varšavě (státní školy byly
tehdy jen ruské). Po jeho absolvování
odešel nejdříve do Lutychu a potom do
Paříže s plány stát se doktorem
medicíny. Povolání lékaře se s ohledem
na svoje zdraví vzdal, začal s filozofií,
ale po náhodné návštěvě biologické
přednášky (úkryt před deštěm) se jeho
priority změnily.
Zdroj: BMFRS
Biolog-parazitolog Maurice Caullery (1868-1958) mu nabídl práci ve
své laboratoři. Výzkum se týkal životního cyklu parazitického hmyzu.
Šlo o mouchu Pollenia rudis, která klade vajíčka do půdy. Keilin zjistil,
že larva se po vylíhnutí dostává do půdního červa Allolobophora
chlorotica, kde paraziticky žije do jara. Poté opustí jeho tělo, využívá
ho jako potavu a po zakuklení v zemi se líhnou létě mouchy.
Spolu s dalšími podobnými studiemi na dvoukřídlém hmyzu vypracoval
a obhájil disertaci. V l. 1910-15 publikoval 20 prací, většinou o larvách
dvoukřídlého hmyzu a stal se respektovaným odborníkem na
entomologii.
V r. 1915 obdržel pozvání od profesora biologie George H. F.
Nuttalla (1862-1937) tehdy Quickova profesora biologie na
univerzitě v Cambridge a odešel tam jako asistent. V Cambridgi
nakonec zůstal po celý svůj profesní život. Pracoval nejdříve na
problematice vší Pediculus humanus. Zjistili, že zkřížením vši šatní (P.
humanus corporis) a vši dětské (P. capitis) vznikají sterilní jedinci,
což vysvětluje, proč současně tyto vši napadají různé části těla a
zachovávají si odlišné vlastnosti.
Studoval v té době protisty parazitující na larvách much, hlístice aj.,
nicméně jeho zájem se postupně přesunul k fyziologii a biochemii,
zejména s ohledem na respiraci larev dvoukřídlých.
V r. 1920 byl díky financím Moltenových z Jižní Afriky vybudován
Moltenův ústav pro parazitologický výzkum v Cambridgi, kam se
přesunul Nuttallův tým včetně Keilina. Od r. 1925 začal Keilin
vyučovat parazitologii (do té doby byl stipendistou) a v r. 1931 převzal
místo ředitele Moltenova ústavu a pozici Quickova profesora biologie
po Nuttallovi.
Klíčovým obdobím v kariéře D. Keilina byla léta 1920-1925, kdy
současně s morfologií a fyziologií hmyzu začal s výzkumem buněčné
respirace a oxidoredukčních dějů, což vedlo k objevu cytochromů.
Na počátku bylo studium životního cyklu mouchy Gasterophilus
intestinalis. Moucha klade vajíčka na srst koňských noh, po olizování
se líhne larva, ta se dostane do koňského trávicího traktu, kde se v
žaludku uchytí v mukose po dobu 9 měsíců. Z traktu se dostane do
půdy, zakuklí se a vylíhne se moucha.
V koňském žaludku se v larvě tvoří oxyhemoglobin a larva je červená.
Tento hemoglobin se liší od krevního
hemoglobinu hostitele. Keilin prokázal, že
hemoglobin slouží larvě pro využití kyslíku
z bublinek vzduchu v potravě koně.
Skladuje se více kyslíku, než má larva k
okamžité spotřebě. Dospělá moucha nemá
hemoglobin, ale ve spektru hrudního svalu
našel Keilin čtyři absorpční pásy.
pak objevil i u jiného hmyzu, mouchy Calliphora
erythrocephala, můry zavíječe voskového (Galleria mellonella), u včely.
Tyto
pásy
U těchto druhů larvy neobsahují
hemoglobin, nemohlo tedy jít o
produkt jeho přeměny. Typické
pásy ve spektru pak byly
nalezeny ve tkáních živočichů, u
rostlin i mikroorganismů.
Míchaná suspenze kvasinek měla
potlačené spektrum, v klidu se
opět pásy objevily jako výrazné.
Podobná změna byla i při
vibracích křídel zavíječe, kdy
pásy mizely, v klidném stavu se
objevovaly.
Odtud Keilin odvodil souvislost s
reversibilní oxidací buněčné
komponenty,
kterou
tehdy
provizorně nazval cytochrom.
Keilin v r. 1931
K spektroskopickým pozorováním používal upravený Zeissův
mikroskop, neměl tedy klasický spektrofotometr známý z pozdější
doby. Pokud by ho tehdy býval měl, asi by nedošel ke svému objevu,
snad by zachytil extrahovatelný cytochrom c (E. F. Hartree).
Pásy cytochromu označil Keilin jako a, b, c a d, ale povšiml si, že pás d
je heterogenní. Na základě pozorování současných změn v pásech
odvodil existenci cytochromů a, b a c, jejichž tzv. α-pásy se
odrážely v pozorovaných pásech a, b a c, zatímco β-pásy v
heterogenitě pásu d.
V prvním článku o cytochromu Keilin připomněl předešlou práci
MacMunna, který v l. 1884-86 objevil pigmenty myohematin a
histohematin.
V době objevu cytochromů se řešily dvě teorie biologické respirace
– dehydrogenasová (odnímání vodíků a jejich přenos na akceptor) a
teorie
finální
oxidasy
reagující
s
kyslíkem
(Warburgův
Atmungsferment). Keilin prokázal, že cytochrom je důležitý pro
respiraci.
Do experimentů zavedl použití inhibitorů, čímž odkryl jednotlivé
části respiračního řetězce. Ukázal, že cytochromy propojují
dehydrogenasy s terminální oxidasou. Tu nazval cytochromoxidasou a
potvrdil, že jde o enzym shodný s dříve popsanou indofenoloxidasou.
Zjistil, že reverzibilní oxidace a redukce cytochromů souvisejí se
změnou valence železa v hemové prostetické skupině.
Následovaly purifikace cytochromů a jiných hemoproteinů se studiem
jejich vlastností. Díky podpoře Rockefellerovy nadace bylo možné
pořídit vybavení. Cytochrom c byl získán z kvasinek a srdečního
svalu, ukázalo se, že ho lze redukovat cysteinem či
sukcinádehydrogenasovým systémem a oxidovat cytochromoxidasou.
Ta byla ztotožněna s cytochromem a3. Postupně byly objeveny další
cytochromy c1 a e a popsány odlišnosti v respiraci u živočichů a
mikroorganismů.
V časopisu Parasitology, kde byl šéfredaktorem, shrnul svůj
dvacetiletý výzkum respirace dvoukřídlých v rozsáhlé práci s 50ti
obrázky. O práci na pigmentech přednášel s demonstračními
experimenty.
Při experimentální práci vždy kladl důraz na srovnávací studie. Nalezl
hemoglobin v kvasinkách nebo kořenových hlízkách bobovitých v
přítomnosti symbiontů (Rhizobium). Spolu s E. F. Hartreem objevili
metodiku spektroskopie v tekutém vzduchu, která za nízkých teplot
umožnila získat výraznější spektra.
Studovali katalasu z jater, zjistil, že její absorpční spektrum je
podobné methemoglobinu, objevili propojení katalasy s oxidačními
reakcemi, ve kterých se tvoří peroxid vodíku (urátoxidasa,
glukosaoxidasa), a popsali peroxidační vlastnosti katalasy.
Dalším předmětem výzkumu byla peroxidasa a enzymy obsahující
měď, polyfenoloxidasa, lakasa a hemokuprein. Konečně to byla i
karboanhydrasa, v níž byl prokázán zinek jako kofaktor.
Peroxidasa byla izolována z 15 kg křenu, zjistilo se pak, že její
absorpční spektrum odpovídá methemoglobinu; hnědá barva se v
přítomnosti peroxidu vodíku měnila na rudou – tvorba komplexu
enzym/substrát. Lakasa byla izolována z latexu lakových stromů
(Toxicodendron) s obsahem toxických a dráždivých fenolových látek.
Čistá lakasa byla zbarvena sytě modře a jako kofaktor byla v enzymu
potvrzena měď oproti dříve předpokládanému manganu.
V karboanhydrase z červených krvinek byl nalezen zinek, jeho obsah
je proporční k aktivitě enzymu.
Dalšími studovanými enzymy byly sukcinátdehydrogenasa, oxidasa Daminokyselin, urikasa, xanthinoxidasa a glukosaoxidasa (notatin, podle
výskytu v plísni Penicillium notatum). V r. 1946 našli Keilin s
prostetickou skupinu glukosaoxidasy – FAD (adenin-alloxazin
dinukleotid).
Keilin se také zabýval jevem zvaným anabióza (kryptobióza). Ve
vzorcích krve uchovávaných ve sterilních podmínkách 40 let ve skladu
zjistil plazmolýzu krvinek, ale prakticky nezměněnou aktivitu enzymů.
Zabýval se vlivem zmrazení a vysušení na dlouhověkost buněk.
Jde tedy o stabilitu organismu v podmínkách, kdy se metabolismus
snižuje na nepostřehnutelnou úroveň s možným návratem k normálu.
Robert Hill
(*2. 4. 1899 – †15. 3. 1991)
Znám též jako Robin Hill, britský rostlinný biochemik,
který v roce 1939 demonstroval Hillovu reakci v
procesu fotosyntézy.
Narodil se v New Milvertonu. Na škole Bedales School
se začal zajímat o biologii a astrologii, na Emmanuel
College v Cambridge studoval přírodní vědy se
zaměřením na chemii. Během první světové války byl
povolán na protiplynové oddělení Royal Engineers.
Byl to expert na přírodní barviva a pěstoval barvířské
rostliny, ze kterých si sám extrahoval barviva,
nejraději maloval oblohu.
V roce 1922 nastoupil na Oddělení Biochemie na Cambridge, kde pracoval na
výzkumu hemoglobinu. Po publikaci několika článků pak v roce 1926 začal
spolupracovat s Davidem Kellinem na studiu cytochromu c obsahujícího hem. O
šest let později se začal zajímat o rostlinnou biochemii se zaměřením na
fotosyntézu a vývoj kyslíku v chloroplastech, které vedly k objevu Hillovy
reakce. Od roku 1943 byla jeho práce financována Agricultural Research
Councilem (ARC), i přesto že stále pracoval na biochemii v Cambridge. V roce
1946 byl zvolen členem Royal Society.
Svou další práci na fotosyntéze koncentroval pouze na energetiku. V roce
1960 přispěl k odhalení „Z schématu“ elektronového transportu.
Byl oceněn Královskou medailí (Royal Medal, 1963) a medailí Royal Society
(Copley Medal, 1987). V roce 1990 získal čestný titul na Institutu University
v Sheffieldu, který byl po něm později pojmenován (The Robert Hill
Institute).
Přestože jeho výzkum v Cambridge pokračoval až do roku 1991, z ARC odešel v
roce 1966.
V pozdějších letech se zabýval aplikací 2. termodynamického zákona na
fotosyntézu.
Hill, R. (1937). "Oxygen Evolved by Isolated Chloroplasts". Nature 139 (3525): 881. doi:10.1038/139881a0
Hill, R.; Scarisbrick, R. (1940). "Production of Oxygen by Illuminated Chloroplasts". Nature 146 (3689): 61. doi:10.1038/146061a0
Hill, R. (1939). "Oxygen Produced by Isolated Chloroplasts". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 127 (847): 192.
Hill, R.; Bendall, F. A. Y. (1960). "Function of the Two Cytochrome Components in Chloroplasts: A Working Hypothesis". Nature 186 (4719): 136.
doi:10.1038/186136a0
Hillova reakce
Svým pokusem s izolovanými chloroplasty a umělým akceptorem elektronů ferrikyanidem
[Fe(CN)6]3- dokázal, že CO2 se bezprostředně neúčastní reakce uvolňující kyslík. Ale, že
k jeho uvolnění dochází při fotolýze vody za účasti akceptoru elektronu, který je
přirozeně zastoupen v chloroplastech jako NADP+
2 H2O → O2 + 4 e- + 4 H+
NADP+ + H+ + 2 e- → NADPH
Z-schéma světelné fáze
Přenos elektronů získaných fotolýzou vody elektronovými přenašeči za pomoci energie
získané fotosystémy I a II absorbcí světla.
Jaques Monod (Jacques Lucien Monod)
(*9. 2. 1910 – †31. 5. 1976)
Byl to francouzský biolog, nar. v Paříži. Spolu s
Françoisem Jacobem a André Lwoffem obdržel
Nobelovu Cenu za fyziologii a medicínu (1965) za
své objevy týkající se genetické kontroly enzymů
syntézy viru. V roce 1917 se jeho rodiče usadili na
jihu Francie, kde strávil svá raná léta. Jeho matka,
Charlotte MacGregor Todd byla Američanka z
Milwaukee, ale měla skotský původ. Otec, Lucien
Monod, francouzský hugenot, byl malíř, což bylo v
jeho rodině nezvyklé povolání. Inspiroval jej svým
uměním i intelektuálně. Do svých 18 let chodil na
lyceum v Cannes.
Své vyšší vzdělání pak započal v Paříži na Sorbonně, v oboru přírodních věd,
studiem biologie. V roce 1931 jej absolvoval a o deset let později úspěšně
absolvoval i doktorské studium přírodních věd. Přednášel na fakultě přírodních
věd (1934) a krátký čas pobýval na Caltechu v Kalifornii, díky Rockefellerově
grantu (1936). Po návratu nastoupil na Pausteurův ;stav jako ředitel laboratoří
na oddělení André Lwoffa, v roce 1954 se stal ředitelem oddělení buněčné
biologie a o pět let později byl jmenován profesorem chemie metabolismu na
Sorbonně.
Stal se také profesorem na Collège de France (1967). V roce 1971 byl
jmenován ředitelem Pausterova [stavu.
Vzal si Odette Bruhl, archeoložku, orientalistku, správkyni Guimetova muzea.
Měli dvojčata, Oliviera a Philippa.
Nebyl to jen biolog, ale také muzikant a uznávaný spisovatel, psal zejména o
filozofii vědy.
Byl i politickým aktivistou a během 2. světové války náčelníkem štábu operace
Forces Françises de l‘Interieur. V rámci přípravy na vylodění spojenců
zorganizoval železniční bombov0 destrukce, poštovná odposlechy, výsadky
zbraní. Jacques Monod zemřel na leukemii v roce 1976. Byl pohřben na
Cimentière du Grand v Cannes na Francouzské riviéře.
Ocenění a čestná uznání:
1955 – Montyon Physiology Prize ot the Academie des Sciences
1958 – Louis Rapkine Medal
1961 – Chevalier de l‘Ordre des Palmes Acaéemiques
1962 – Chares Leopold Mayer Prize of the Académie des Sciences
1963 – Officier de la Lédion Honneur
Stal se zahraničním členem (Foreign Member) Royal Society, National
Academy of Sciences (1968), American Philosophical Society (1969) a
čestným zahraničním členem (Honorary Foreign Member ) American
Academy of Arts and Sciences (1960) a Deutsche Akademie der
Naturfoscher „Leopoldina„
D. Sc. h. c. obdržel na University of Chicago (1965) a Rockefeller University
(1970).
Vojenská vyznamenání:
Honorary Colonel of the Reserve, Chevalier de la Légion d'Honneur
(military) (1945), Croix de Guerre (1945), Bronze Star Medal.
Studium regulace buněčného metabolismu
Na základě doktorské práce, kde studoval kinetiku bakteriálního růstu na
médiích obsahujících různé cukry, popsal termín „diauxie“ jako častý výskyt
dvou odlišných růstových fází bakterie na médiu obsahujícím dva cukry
(jediný zdroj energie a uhlíku).
Později z toho odvodil, že
glukosa
(jako
první
cukr
využívaný bakteriemi) může
inhibovat
syntézu
enzymů
nezbytných
pro
zpracování
druhého cukru v pořadí.
Růst Escherichia coli v přítomnosti různých párů
sacharidů jako jediný zdroj uhlíku v kultivačním médiu
From enzymatic adaptation to allosteric transitions, Jacques Monad,
Nobel Lecture, December 11, 1965
Pozdější studia zaměřená na enzymy zodpovědné za metabolismus cukrů jej (ve
spolupráci s Françoisem Jacobem) dovedla k objevu tzv. lac operonu
zodpovědnému za regulaci transkripce genů pro metabolismus laktosy.
Lac operon
Tato sekvence na DNA obsahuje tři geny, které kódují proteiny nezbytné pro
metabolismus laktózy: lacZ – enzym ß-galaktosidasu (zodpovědný za štěpení
laktosy na glukosu a galaktosu), lacY – enzym laktosapermeasa
(zprostředkovává transport laktosy přes membránu, lacA – thiogalaktosid
transacetylasa.
Na základě tohoto objevu pak postupně
přišli na to, jak jsou hladiny různých
proteinů v buňce kontrolovány, na existenci
tzv. represoru, který se váže na operátor specifické regulační místo na DNA hned
vedle genů kódujících proteiny. Svou vazbou
blokuje nasednutí RNA-polymerasy na
promotor – místo, kde začíná transkripce.
Je-li přítomna laktosa jako jediný zdroj
energie a uhlíku, represorový protein ji
naváže, a tím ztrácí afinitu k regulační
oblasti DNA, váže se také CAP protein s
cAMP měnící konformaci RNA-polymerasy k
efektnější transkripci a geny zodpovědné za
metabolismus
laktosy
se
mohou
transkribovat. Pokud je přítomna i glukosa,
k transkripci dochází, ne však tak efektivně.
Enzymová allosterie
Předešlé výzkumy bakteriální genové regulace iniciovaly k bližšímu studiu
možnosti regulace enzymů a k popisu významného jevu allosterie.
Model allosterického přechodu
na symetrickém dimeru.
From enzymatic adaptation to allosteric transitions, Jacques Monad, Nobel Lecture, December 11, 1965
Působením různých faktorů může docházet ke konformačním změnám molekuly
proteinu. Určité regulační proteiny nebo enzymy mohou pak existovat ve dvou
konformačních stavech, kdy v jednom stavu je protein schopný asociovat se
svým substrátem nebo aktivátorovým ligandem a v druhém konformačním
stavu asociuje s inhibitorovým ligandem.
Monod byl považován za jednoho ze zakladatelů molekulární biologie.
Nobelovu Cenu za fyziologii a medicínu (1965) za objevy týkající se
genetické kontroly enzymů a syntézy viru obdržel spolu s Françoisem
Jacobem a André Lwoffem.
•From enzymatic adaptation to allosteric transitions, Jacques Monad, Nobel Lecture, December 11, 1965
•Monod, J.; Wyman, J.; Changeux, J. P. (1965). "On the Nature of Allosteric Transitions: A Plausible Model". Journal of Molecular Biology
12: 88–118. doi: 10.1016/S0022-2836(65)80285-6
•"Jacques Monod – Biography„. Nobelprize.org. Retrieved 30 June 2010.
Max Ferdinand Perutz
(*19. 5. 1914 – †6. 2. 2002)
Perutz byl britský molekulární biolog narozený v
Rakousku, ve Vídni, do rodiny textilního výrobce
Huga Perutze a Adele „Dely“ Goldschmidt. Rodiče
měli židovský původ.
Za studia struktury hemoglobinu a globulárních
proteinů sdílel spolu s Johnem Kendrewem
Nobelovu cenu za chemii (1962).
Na přání rodičů byl poslán do školy na Theresianum,
vojenskou akademii, aby mohl dále studovat práva v
rámci přípravy na vstup do rodinného podniku.
Zdejší učitel v něm však probudil zájem o chemii.
V roce 1932 nastoupil na Vídeňskou univerzitu, kde „promarnil“ (jak říkal sám)
5 semestrů náročného kurzu anorganické chemie. Nicméně ho zajímaly další
předměty např. organická chemie, zvláště pak biochemie.
Zaujala ho
přednáška od F. von Wesselyho o F. G. Hopkinsovi a jeho práci na
Univerzitě v Cambridge. Od té doby byl Perutz plně rozhodnut, že Cambridge
je místo, kde chce dělat doktorát. Díky finanční podpoře svého otce se v září
roku 1936 stal členem krystalografické vědecké skupiny Cavendishovy
laboratoře na Univerzitě v Cambridge pod vedením J. D. Bernala.
Svůj doktorát dokončil pod vedením Williama Lawrence Bragga. Započal zde
svou práci na hemoglobinu, což mu otevřelo cestu na profesní dráhu. Jako
výzkumník se stal členem koleje Peterhouse, kde od roku 1963 působil jako
čestný člen. Byl taktéž pravidelným a populárním přednášejícím v Kelvinově klubu
při Vědecké akademické společnosti (College‘s scientific society).
Během 2. světové války byl vyhoštěn z Rakouska a (na příkaz
Winstona Churchilla) poslán do Kanady. Zde pracoval na tajném
projektu Habakkuk s cílem vytvořit hmotu tzv. pykrete (směs
dřevěných pilin nebo buničiny s ledem) na stavbu velkých
nepotopitelných letadlových lodí. Na tento projekt byl nasazen,
protože již před válkou pracoval na změnách uspořádání
krystalové struktury ledu. Po válce se ještě krátce ke
glaciologii vrátil a demonstroval jak plují ledovce. Studium byla
jen záminka, aby mohl jako vášnivý horolezec a lyžař pracovat
v horách.
Studium struktury hemoglobinu
Vědecká práce na struktuře hemoglobinu začala jako výsledek diskuze s F.
Haurowitzem v Praze, v září roku 1937. G.S. Adair pro něj vytvořil první
krystal koňského hemoglobinu a Bernal s I. Fankuchenem jej naučili jak
získávat RTG-obrazce a jak interpretovat data.
V roce 1938 již společně publikovali
výsledky RTG-difrakce krystalů
hemoglobinu a chymostrypsinu a v roce 1940 obhájil titul Ph.D.
V posledních letech války Perutz s přerušováním pokračoval ve své práci a
struktuře hemoglobinu. V roce 1945 přišel do Cavendishovy laboratoře John
Kendrew, aby zde spolupracoval s Perutzem.
V roce 1953 vyřešil fázový problém pomocí metody isomorfního náhrazení. O
šest let později jej aplikoval na určení molekulové struktury hemoglobinu. Za to
později s Kendrewem sdílel Nobelovu cenu za chemii (1962).
Fázový problém a metoda isomorfního nahrazení
Při RTG-krystalografii je získáván difrakční obrazec, ze kterého lze
vypočíst elektronovou hustotu atomů krystalu.
Pomocí difrakčního
experimentu je však měřena pouze intenzita (amplituda rozptýlených RTG
vln). Fáze rozptýlených vln jsou však ztraceny = fázový problém.
Metoda isomorfního nahrazení využívá vnesení atomů těžkých kovů (např.
U, Hg, W, Xe) do krystalové struktury studovaného proteinu. Následné
porovnání difrakčních obrazců a získaných rozdílných intenzit krystalu
nativního proteinu a krystalů s atomy těžkých kovů umožní určit fázi
rozptýlených vln.
S kolegy určil strukturu oxy- a deoxyhemoglobinu při vysokém rozlišení.
Na základě toho pak byl schopen navrhnout mechanismus přechodu
hemoglobinu mezi deoxygenovaným a oxygennovaným stavem.
Později také studoval strukturální změny a důsledky na vazbu kyslíku při
různých krevních onemocněních.
Demonstroval že nástup Huntingtonovy choroby je spojen s počtem
glutaminových repeticí, které se vážou pomocí vodíkových vazeb a tvoří tzv.
polární zip.
Kromě Nobelovy Ceny, získal mnoho další významných ocenění.
Byl nositelem Řádu britského impéria (Commander of the Order of the British
Empire, 1963), obdržel Rakouský řád za vědu a umění (Austrian Decoration for
Science and Art, 1967), Královskou medaili (Royal Medal) od Královské
společnosti (1971), Řád společníka cti (Companion of Honour, 1975), obdržel
Copley Medal (1979) a Řád za zásluhy (1988).
Byl také členem Německé akademie věd Leopoldina (1964) a obdržel čestný
doktorát na Univerzitě ve Vídni (1965) a Wilhelm Exnerovu medaili (1967).
Order of the British Empire
Austrian Decoration
for Science and Art
Order of the Companion of Honour
Knihy Maxe Perutze
1962. Proteins and Nucleic Acids: Structure and Function.Amsterdam and London. Elsevier
1989. Is Science Necessary? Essays on science and scientists . London. Barrie and Jenkins.
1990. Mechanisms of Cooperativity and Allosteric Regulation in Proteins. Cambridge. Cambridge University Press
1992. Protein Structure : New Approaches to Disease and Therapy. New York. Freeman
1997. Science is Not a Quiet Life : Unravelling the Atomic Mechanism of Haemoglobin.Singapore. World Scientific.
2002. I Wish I’d Made You Angry Earlier.Cold Spring Harbor, New York. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
2009. What a Time I Am Having: Selected Letters of Max Perutz edited by Vivien Perutz. Cold Spring Harbor, New York. Cold Spring
Harbor Laboratory Press.
Francis Harry Compton Crick
(*8. 6. 1916 – †28. 7. 2004)
byl britský molekulární biolog, biofyzik a
neurovědec. Nejvíce se proslavil objevem
struktury DNA v roce 1953 spolu s
Jamesem D. Watsonem, spoludržitel
Nobelovy ceny za fyziologiii a medicínu
(1962). Je taktéž znám pro pojem „centrální
dogma“. Narodil se ve Weston Favell u
Northamptonu.
Již od dětství se zajímal o vědu a četl knihy s touto tématikou. Jeho strýc
měl na zahradě kůlnu, kde jej učil foukat sklo, dělat fotografické tisky,
prováděli různé chemické experimenty. V osmi letech přešel na gamnázium v
Northamptonu. Od 14ti let se učil na Mill Hill School v Londýně, kde se
zajímal o matematiku, fyziku a chemii. S nejlepším kamarádem Johnem
Shilstonem sdílel Cenu Waltera Knoxe za chemii (1933). Ve 21 letech ukončil
bakalářské studium fyziky na University College v Londýně. Později se stal
Ph.D. studentem a čestným členem koleje Gonville and Caius v Cambridge.
Pracoval hlavně v Cavendishově laboratoři a laboratoři molekulární biologie
při Radě lékařského výzkumu (Medical Research Council, MRC). Byl také
čestným členem Churchill College a University College v Londýně.
Svůj Ph.D. výzkum započal měřením viskozity vody při vysokých teplotách v
laboratoři Edwarda Neville da Costa Andrale na University College v
Londýně. Jeho slibná kariéra v oblasti fyziky ale skončila, když během 2.
světové války byla laboratoř zničena bombou.
Během války pracoval v Admiralty Research Laboratory na vývoji magnetických
a akustických min. Přispěl k nové mině pro ničení německých minolovek.
V roce 1947 začal studovat biologii a stal se součástí skupiny fyziků, kteří svůj
zájem přesunuli do oblasti biologického výzkumu. Pracoval na fyzikálních
vlastnostech cytoplasmy v Strangewaysově laboratoři v Cambridge, kterou
vedla Honor Bridget Fellová, a to až do doby, než se připojil k Maxu Perutzovi
a Johnu Kendrewovi v Cavendishově laboratoři pod vedením Sira Lawrence
Bragga. Bragg získal v r. 1915 Nobelovu cenu ve věku 25 let. Soutěžil s
Linusem Paulingem ve věci vyřešení struktury DNA. Dalším kompetitorem byla
katedra biofyziky na King’s College v Londýně, kterou vedl Sir John Randall.
Dvakrát se oženil, měl tři děti a šest vnoučat.
Zemřel v r. 2004 na rakovinu tlustého střeva v Thorntonově nemocnici v La
Jolla při Kalifornské univerzitě v San Diegu. Jaho ostatky byly rozprášeny do
Tichého oceánu.
DNA struktura
V roce 1951 spolupracoval s Williamem
Cochranem a Vladimirem Vandem na vývoji
matematické teorie RTG-difrakce helikální
molekuly, došli ke shodě pro α-helix proteinů.
Později začal spolupracovat v Cavendishově
laboratoři na univerzitě v Cambridge s
Jamesem Watsonem. Na základě RTGdifrakčních obrazců Rosalindy Franklinové,
které měli k dispozici od jejího kolegy
Maurice Wilkinse, začali společně vyvíjet
model pro helikální strukturu DNA.
Ke konečnému výsledku přispěly předešlé
studie Astburyho a Franklinové a objev tzv.
„Watson-Crickových“ můstků. Jedná se o
vodíkové můstky mezi nukleotidovými páry
bazí A-T a C-G. Tato vazba spojuje dva
nukleotidové řetězce (antiparalelně) a tvoří
tak dvojitou šroubovici. Model zkonstruovali
28. února 1953. Své výsledky publikovali 25.
dubna roku 1953. Za tuto práci společně s
Mauricem Wilkinsem obdrželi Nobelovu cenu
za Fyziologii a Medicínu v roce 1962.
Schematické znázornění některých
klíčových konstrukčních prvků DNA.
Foto 51
DNA model Watsona a Cricka (po rekonstrukci originálních částí)
vystaven v National Sciences Muzeu v Londýně
Molekulární biologie
Crick dále hlouběji studoval původ genetické informace a biologické důsledky
struktury DNA.
Během 50. let se koncentroval na klíčové faktory, pomocí kterých by odhalil
jak jsou v živých organismech syntetizovány proteiny.
Postupně popsal jak různé typy makromolekul, tak jejich funkce:
- genetická informace je uložena v sekvenci DNA molekuly
- „messenger“ RNA (mRNA) molekula nese instrukce pro tvorbu proteinu v
cytoplasmě
- Existuje jakási adaptorová molekula (později nazvaná tRNA), která
přiřazuje krátké sekvence nukleotidů z mRNA ke specifickým
aminokyselinám
- Ribonukleoproteinové komplexy (později nazvené ribosomy) katalyzují
uspořádání aminokyselin do proteinů na základě mRNA
Své poznatky a úvahy následně je shrnul při užití termínu „centrální dogma“:
- genetická informace je přenášená mezi makromolekulami pouze jedním
směrem, a to DNA  RNA  protein
Přenos a využití genetické informace (Centrální dogma molekulární biologie)
Zvláště svými úvahami, ale také několika
experimenty později významně přispěl k
odhalení genetického kódu - souboru
pravidel, podle kterých se genetická
informace
přepisuje
do
primární
struktury proteinů v podobě aminokyselinové sekvence.
Ze svých teoretických výpočtů taktéž
odhadl existenci 64 různých kombinací
tripletů – kodonů kódujících určitý typ
aminokyseliny, a jelikož existuje 20
proteinogenních aminokyselin, usoudil, že
jeden kodon může kódovat více typů
aminokyselin, tzn. že genetický kód je
degenerovaný.
Jeho teorie později svými experimenty
prokázali další molekulární biologové.
Mezi
nimi
například
Marshall
Nirenberg.
V roce 1977 odešel z Cambridge na Salkův ústav pro biologické studie v La
Jolla, Californii, byl profesorem na UCSD. Zde se začal zajímat o neurovědu a
učit neuroanatomii. Hluboce se zaměřil na teoretické studie vědomí a zastával
názor, že by se na něj mělo pohlížet jak z molekulárního, buněčného, ale i
behaviorálního hlediska stejně intenzivně.
Jeho kniha What Mad Pursuit: A personal view of scientific discovery popisuje
proč přešel od molekulární biologie k neurovědám.
Uznání
1972 – Královská medaile, 1975 – Copleyho medaile od Royal Society
1991 – Order of Merit (Řád za zásluhy)
2001 – Medaile Benjamina Franklina (spolu s J. Watsonem) za vynikající
úspěchy ve vědě
Přednášky Francise Cricka - jsou každoroční a věnovány převážně mladým
vědcům.
Ústav Francise Cricka – biomedicinální výzkumné centrum v Londýně (ve
výstavbě)
Byl členem Royal Society, International Academy of Humanism a Výboru pro
vědecký výzkum tvrzení o paranornálních jevech (Committee for Scientific
Investigation of Claims of th Paranormal, CSICOP)
Knihy Francise Cricka
Of Molecules and Men (Prometheus Books, 2004; original edition 1967) ISBN 1-59102-185-5
Life Itself: Its Origin and Nature (Simon & Schuster, 1981) ISBN 0-671-25562-2
What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery (Basic Books reprint edition, 1990) ISBN 0-465-09138-5
The Astonishing Hypothesis: The Scientific Search For The Soul (Scribner reprint edition, 1995) ISBN 0-684-80158-2
Kreiseliana: about and around Georg Kreisel; ISBN 1-56881-061-X; 495 pages. For pages 25 – 32 "Georg Kreisel: a Few Personal
Recollections" contributed by Francis Crick.
Maurice Hugh Frederick Wilkins
(*15.12. 1916 – †5.10. 2004)
M. Wilkins byl anglický fyzik a molekulární biolog
rodák z Nového Zélandu. Získal Nobelovu cenu za
fyziologii a medicínu (1962) spolu s Watsonem a
Crickem. Jeho vědecká práce přispěla k pochopení
fosforescence,
separaci
izotopů,
optické
mikroskopii, RTG-krystalografii a vývoji radaru.
Nejznámější je přínos k objevu struktury DNA na
King‘s College v Londýně. Narodil se v Pongaroa, kde
byl jeho otec, Edgar H. Wilkins, lékařem. Rodina
pocházela z Dublinu. Wilkinsovi se odstěhovali do
Birminghamu, když Mauricovi bylo 6 let.
Později navštěvoval školu Wylde Green College, a poté King Edward‘s School
(1929-1935). Studoval fyziku na St. John‘s College v Cambridge a získal zde
bakalářský titul. Jeho učitel Mark Oliphant byl jmenován do pozice šéfa oboru
fyzika na Univerzitě v Birminghamu a přijal k sobě Johna Randalla (19051984). Wilkins se stal Randallovým Ph.D. studentem. V roce 1945 publikovali 3
články o fosforescenci a záchytu elektronu v Proceedings of the Royal
Society. Během 2. světové války vyvinul v Birminghamu vylepšené radarové
obrazovky a v rámci Projektu Manhattan pracoval na UCB na problematice
izotopové separace (1944-45).
Památník Maurice Wilkinse, Pongaroa, Nový Zéland
Mezitím byl Randall jmenován předsedou oboru fyzika na skotské
Univerzitě St. Andrews a Wilkins se stal jeho odborným asistentem
(1945). O rok později vybudoval Randall novou výzkumnou skupinu
aplikující experimentální metody fyziky na problémy v biologii – oddělení
biofyziky – na King‘s College v Londýně a Wilkinse si vzal s sebou jako
asistenta ředitele. Cílem bylo vytvořit novou vědeckou skupinu školenou
jak v oboru fyziky, tak i biologických vědách. Maurice Wilkins, vedle
svých osobních výzkumných projektů založených na nových typech optické
mikroskopie, zde měl dohled nad ostatními různorodými projekty.
Později dostali finanční podporu na vybudování nové budovy kateder
fyziky a inženýrství.
Wilkins se během pobytu v Berkeley oženil se se studentkou umění Ruth.
Měli syna. Pak se oženil podruhé s Patricií Ann Chidgeyovou a s ní měl
čtyři děti – Sarah, George, Emily a Williama. V r. 2003 publikoval svou
autobiografii: „The third man of the double helix“.
Před válkou byl protiválečným aktivistou a členem komunistické strany.
Byl dokonce podezřelý a obviněn z úniku informací o tajemství výroby
atomové zbraně a do r. 1953 byl sledován.
Práce na struktuře DNA
- Proběhla ve třech fázích:
1) 1948-1950 – počáteční studie s prvními
úspěšnými RTG difrakčními obrazci DNA
• Wilkins a jeho student Raymond Gosling získali
v r. 1950 difrakční obrazce vláknité
hydratované DNA z telecího brzlíku, které
byly prezentovány na konferenci v Neapoli
(1951), kde zaujaly Jamese Watsona, který se
chtěl k Wilkinsově skupině připojit; ve stejnou
dobu Wilkins pozval i Francise Cricka.
• pro získání precizních výsledků vybavil
laboratoř novým RTG příslušenstvím
• navrhl Randallovi zařídit výzkumnou spolupráci
s Rosalindou Franklinovou.
2) 1951-1952 – RTG difrakční obrazce B-formy
• zahájení spolupráce s R. Franklinovou a snaha
o návrhy modelů DNA
• práce na RTG datech A-formy (Franklinová) a
B-formy (Wilkins)
• snaha o vytvoření prvního helikálního modelu
DNA
3) od roku 1953 – hlavní projekt na testování, ověřování a opravách DNA
modelu
• Wilkins na King’s College představil J. Watsonovi vysoce kvalitní difrakční
obrazec B-formy DNA, který Rosalinda Franklinová získala v březnu roku
1952 (fotograsfie č. 51) a na základě něhož bylo možno odvodit
dvoušroubovicovou strukturu – bez vědomí Franklinové!
• tyto navrhnuté výsledky dvojité šroubovice DNA Watson s Crickem
publikovali v časopise Nature (duben 1953)
• Wilkins později vedl tým, který provedl řadu velice pečlivých experimentů k
objasnění helikálního modelu DNA
Uznání:
1960 – obdržel ocenění Alberta Laskera (Albert Lasker Award)
1962 – nositel Řádu britského impéria (Commander of the Order of the British
Empire
1962 – Nobelova cena Watsonovi, Crickovi a Wilkinsovi (za fyziologii a
medicínu)
1969 – zakládající prezident Britské společnosti pro sociální odpovědnost ve
vědě (British Society for Social Responsibility in Science)
2000 – King‘s College - otevřena budova Franklin-Wilkins na památku doktorky
Rosalind Franklin a profesora Maurice Wilkinse
Sir John Cowdery Kendrew
(*24. 3. 1917 – †23. 8. 1997)
Sir John Kendrew byl anglický biochemik a
krystalograf. Narodil se v Oxfordu. Otec, Wilford
George Kendrew, byl učitelem klimatologie na
Oxfordské univerzitě, matka, Evelyn May Graham
Sandburg, byla historičkou umění.
V roce 1962 spolu s Maxem Perutzem získal
Nobelovou cenou za chemii za určení první
atomové struktury proteinu pomocí rentgenové
krystalografie.
Zpočátku studoval na koleji v Bristolu (1930-1936). Od roku 1936 navštěvoval
Trinity College v Cambridge a v roce 1939 zde absolvoval studium chemie.
Během prvních měsíců II. světové války se zabýval studiem reakční kinetiky,
později pracoval na vývoji radaru (člen Air Ministry Research Establishment).
V roce 1940 začal výzkumně pracovat pro Královské letectvo (Royal Air
Force) jako čestný držitel hodnosti Wing Commander R.A.F.
Během války se začal více zajímat o problémy v oblasti biochemie a rozhodl
se zabývat studiem struktury proteinů.
Krystalografie
V roce 1945 se v Cavendishově laboratoři v Cambridge připojil k Dr. Maxu
Perutzovi. Na návrh Johna Barcrofta, respiračního fyziologa, začal pracovat na
studii srovnání struktury hemoglobinu dospělé ovce a plodu pomocí
krystalografie.
Stal se členem Peterhouse (nejstarší části Cambridgské Univerzity) a Rady pro
lékařský výzkum (Medical Research Council, MRC). Pod vedením Sira Lawrence
Bragga pracoval ve vědecké skupině pro studium molekulární struktury
biologických systémů (Study of Molecular Structure of Biological Systems). V
roce 1954 se stal vyučujícím v Davy-Faradayově laboratoři na Royal Intitution v
Londýně.
Peterhouse
Krystalová struktura myoglobinu
a Nobelova Cena
Původní studie měly být provedeny na hemoglobinu
ovce. Na základě dostupného materiálu však Kendrew
započal svůj výzkum na myoglobinu (proteinu
přenášející kyslík ve svalech) získaného z konškého
srdce. Myoglobin má pouhou čtvrtinu velikosti
hemoglobinu. Získané krystaly byly pro rentgenovou
analýzu vemi malé a Kendrew si uvědomil, že tkáně
vodních savců, se zásobami kyslíku, by mohly
poskytnout větší šanci na úspěch. Velrybí myoglobin
(maso dovezeno z Peru) poskytoval krásné velké
krystaly s čistými rentgenovými difrakčními obrazci.
Problém s určením celkové struktury byl však vyřešen
až v roce 1953, kdy Max Perutz objevil, že fázový
problém lze vyřešit pomocí metody tzv. vícečetného
izomorfního nahrazení (srovnání difrakce krystalu
proteinu a krystalu téhož proteinu s atomy těžkých
kovů v mřížce).
V roce 1962 byli oba oceněni Nobelovou cenou za
určení první atomové struktury proteinu pomocí
RTG-krystalografie.
Myoglobin
Hemoglobin
Sir John Kendrew u modelu myoglobinu
Zdroj: MRC Laboratory of Molecular Biology
V roce 1957 byla získána první mapa elektronové hustoty atomů
krystalu s rozlišením 6 Å. O dva roky později se podařilo získat
atomový model s rozlišením 2 Å.
V roce 1963 se stal Kendrew jedním ze zakladatelů European
Molecular Biology Organization (EMBO) a po mnoho let byl hlavní
editorem časopisu Journal of Molecular Biology.
V roce 1967 se stal členem Americké společnosti biologických
chemiků (American Society of Biological Chemists) a čestným členem
Mezinárodní akademie věd (International Academy of Science). V
roce 1974 se mu podařilo založit Evropskou laboratoř molekulární
biologie (EMBL) v Heidelberku, kde působil jako první ředitel.
Mezi lety 1974 – 1979 byl také členem správní rady Britského muzea
v letech 1974 – 1988 působil postupně jako generální tajemník,
viceprezident a prezident v Mezinárodní radě vědeckých společností
(International Council of Scientific Unions).
Po odchodu z Laboratoře v Heidelberku se stal prezidentem Koleje sv. Jana na
Oxfordské univerzitě, kde působil v letech 1981 – 1987.
Zde byl 16. října 2010 slavnostně otevřen Kendrew Quadrangle - moderní
budova s knihovnou, univerzitním archivem, tělocvičnou, učebnami, která ale
slouží také pro ubytování studentů a členů akademické obce.
Kendrew Quadrangle
•Publikace Johna Kendrewa
•Kendrew, JC (Oct 1962). "The structure of globular proteins". Comparative biochemistry and physiology 4 (2–4): 249–52.
•Kendrew, JC (Dec 1961). "The three-dimensional structure of a protein molecule". Scientific American 205 (6): 96–110.
•Watson, HC; Kendrew, JC (May 1961). "The amino-acid sequence of sperm whale myoglobin. Comparison between the amino-acid sequences of
sperm whale myoglobin and of human hemoglobin". Nature 190 (4777): 670–2.
•Kendrew, JC; Watson, HC; Strandberg, BE; Dickerson, RE; Phillips, DC; Shore, VC (May 1961). "The amino-acid sequence x-ray methods, and its
correlation with chemical data". Nature 190 (4777): 666–70.
•Kendrew, JC (Jul 1959). "Structure and function in myoglobin and other proteins". Federation proceedings 18 (2, Part 1): 740–51.
•Kendrew, JC; Bodo, G; Dintzis, HM; Parrish, RG; Wyckoff, H; Phillips, DC (Mar 1958). "A three-dimensional model of the myoglobin molecule
obtained by x-ray analysis". Nature 181 (4610): 662–6.
•Ingram, DJ; Kendrew, JC (Oct 1956). "Orientation of the haem group in myoglobin and its relation to the polypeptide chain direction". Nature
178 (4539): 905–6.
•Kendrew, JC; Parris, RG (Jan 1955). "Imidazole complexes of myoglobin and the position of the haem group". Nature 175 (4448): 206–7.
•Kendrew, JC; Parrish, RG; Marrack, JR; Orlans, ES (Nov 1954). "The species specificity of myoglobin". Nature 174 (4438): 946–9.
•Kendrew, John C. (1966). The thread of life: an introduction to molecular biology. London: Bell & Hyman.
Christian de Duve
(*2. 10. 1917 – †4. 5. 2013)
Anglický biochemik a cytolog. Nositel
Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu,
kterou v roce 1960 získal spolu s Albertem
Claudem a Georgem E. Paladem za objev
peroxisomů a lysozomů.
Narodil se ve městě Thames-Ditton blízko Londýna. Jeho rodiče s belgickoněmeckými kořeny emigrovali během první války do Anglie a v roce 1920 se
vrátili zpět do Belgie. Vyrůstal v kosmopolitním přístavu Antverpy, kde se
vyučovalo stále z poloviny ve vlámštině a z poloviny ve francouzštině. Před
studiem na Katolické univerzitě v Lovani hodně cestoval. Mluvil plynně
čtyřmi jazyky, což mu bylo pro vědecký život přínosem.
Jako jeden z nejlepších studentů medicíny na univerzitě se měl možnost
připojit k výzkumu. Pod vedením profesora J. P. Bouckaerta byl přijat do
fyziologických laboratoří k vědecké skupině studující účinky insulinu na
příjem glukosy. V roce 1941 získal doktorát a opustil veškeré myšlenky o
kariéře lékaře. Jeho cíle směřovaly k objasnění mechanismu účinku insulinu.
Během studií získával zkušenosti na významných pracovištích. Např. 18 měsíců
strávil v laboratořích Hugo Theorella na Medical Nobel Institute ve
Stockholmu, 6 měsíců v Rockefeller Foundation fellow na Washington
University, pod vedením Carla a Gerty Coriových, v St. Louis, spolupracoval s
Earlem Sutherlandem. Všichni to byli nositelé Nobelovy ceny.
V roce 1947 se vrátil na univerzitu v Lovani a vyučoval zde na Lékařské fakultě
fyziologickou chemii, o tři roky později získal titul profesora. Vytvořil
vědeckou skupinu, která měla dále rozvíjet studie účinku insulinu a
metabolismus jater.
V roce 1962 byl jmenován profesorem na Rockeffelerově ústavu v New Yorku
(Později Rockeffelerova univerzita), kde spolu s Albertem Claudem a Georgem
Paladem založil druhou paralelní vědeckou skupinu vzájemně doplňující práci
skupiny v Belgii.
Spolu s dalšími kolegy vytvořil Mezinárodní ústav buněčné a molekulární
patologie (the International Institute of Cellular and Molecular Pathology,
ICP), na Lékařské fakultě Lovaňské univerzity v Bruselu, a to s cílem urychlit
přesun základních poznatků z oblasti buněčné a molekulární biologie na
užitečné praktické aplikace.
Objev lysozomu a peroxisomu
Jeho původní zájem o objasnění mechanismu účinku insulinu pomocí studia
enzymových procesů sacharidů v játrech pomohl odhalit jinou oblast molekulární
a buněčné biologie. Studium distribuce enzymů v jaterních buňkách pomocí
gradientové centrifugace umožnila C. de Duvé objevit subcelulární struktury.
Za své objevy byl oceněn (v roce 1960 Francquiho cena, Belgie). Později spolu s
Albertem Claudem a Georgem E. Paladem popsal strukturu a funkci
peroxisomů a lysozomů za což dostali v roce 1974 Nobelovu cenu.
Později se věnoval otázce původu života se zaměřením na thioestery.
Velmi také přispěl k potvrzení teorie o endosymbiotickém původu
membránových organel jako mitochondrie a chloroplasty.
Dokonce navrhl peroxisomy jako evolučně první endosymbionty, kteří v době
vzrůstajícího obsahu molekulárního kyslíku v atmosféře umožnili buňkám
ustát tento vnější nátlak. Protože však postrádají svou vlastní DNA, zůstává
tato hypotéza méně prokazatelná než u mitochondrií a chloroplastů.
http://www.zo.utexas.edu/faculty/sjasper/images/f20.2.jpg
Samuel Victor Perry
(*16.6. 1918 – †17.12. 2009)
Byl anglický biochemik, průkopník v oblasti studia
svalové biochemie. Byl také znám jako rugbyový
hráč za klub Cambridge University R. U. F. C. a
mezinárodní rugby za Anglii. Narodil se na Isle of
Wight a své první roky strávil v King‘s Lynn. Jeho
rodina se přestěhovala do Southportu kde dokončil
gymnázium. Otec zemřel na zástavu srdce, když mu
bylo 13 let. Matka se jej snažila finančně
podporovat ve vysokoškolském vzdělání.
Biochemii studoval na univerzitě v Liverpoolu, jako jedné ze tří, které nabízely
studium tohoto oboru. Zde potkal budoucího nositele Nobelovy ceny,
Rodneyho Portera. Oba absolvovali studium v roce 1939. Jejich postgraduální
ambice byly však pozastaveny druhou světovou válkou.
Perry se připojil k britské armádě k dělostřelectvu. V srpnu roku 1942 byl
poslán do Egypta, kde byl brzy zajat a dalších 3,5 roku vězněn v různých
německých válečných táborech. Pokusil se několikrát, avšak vždy neúspěšně, o
útěk. Ve vězeňských táborech přednášel a dával lekce z biochemie a
zemědělské chemie. Nakonec byl osvobozen vojskem USA. Po návratu do
Británie byl propuštěn z armády.
Po návratu pokračoval v dokončení Ph. D. studia na univerzitě v Cambridge.
Pod vedením Kennetha Baileyho sdílel laboratoř se svým dlouholetým přítelem
Porterem a s Frederickem Sangerem. Zapsal se do paměti svým výzkumem
svalů a vyhrál cenu Trinity College za své téma doktorské práce. V roce 1948
přijal místo vyučujícího v Cambridge a během tohoto období si vzal Maureen
Shaw, umělkyni a herečku, kterou potkal v Southportu.
V roce 1959 přijal místo na Univerzitě v Birminghamu a později působil ve
vědeckých výborech Science Research Council, Medical Research Council,
Agricultural Research Council a British Heart Foundation. 20 let také strávil
ve spojení s charitativním výzkumným projektemThe Muscular Dystrophy
Campaign.
Před odchodem do Birminghamu si koupil vodní mlýn z 18. století ve Walesu a
na rekonstrukci i opravách zaměstnával své studenty. Po odchodu do důchodu
se tam s manželkou odstěhovali na trvalo.
V březnu, roku 1974 byl prohlášen členem Královské společnosti (Royal
Society). Během své kariéry přispěl více než 300 publikacemi.
Studium kontrakce svalu
Jako první izoloval myofibrily v nekontrahovaném stavu a charakterizoval
jejich proteinové komponenty.
Posléze z nich izoloval aktin a myosin (kontraktilní proteiny) a objevil, že pro
svou kontrakci vyžadují stopové množství vápníku.
Jako první použil chelátor vápníku - EGTA, aby potvrdil, že i nízké hladiny
vápníku regulují svalovou kontrakci.
O 7 let později byl objeven troponin faktor zodpovědný za citlivost k vápníku
(Setsuro Ebashi).
Pomocí
dřívěji
vyvinuté
ionexové
chromatografie frakcionoval myosin a
jeho proteolytické fragmenty a byl
schopen izolovat motorovou doménu s
aktin-vazebnou
a
MgATPasovou
aktivitou („hlava“) – subfragment-1.
Spolu se svou vědeckou skupinou identifikoval, izoloval a v detailu popsal
troponin I. Pomocí specifických protilátek také demonstroval, že ve
skeletálnních a srdečních svalech existují specifické isoformy troponinu I.
Tato práce vedla k vývoji diagnostické metody pro určení poškození srdečního
svalu určením specifického srdečního troponinu I v krvi pomocí specifických
protilátek.
Dále se zabýval otázkou fosforylace svalových proteinů, zvláště fosforylace
lehkého řetězce myosinu a položil základy oblasti regulace pohybu v hladkém
svalstvu a nesvalových buňkách.
•Marshall, Howard; Jordon, J.P. (1951). Oxford v Cambridge, The Story of the University Rugby Match. London: Clerke & Cockeran. p. 255.
•"Professor Samuel Perry: Muscle research biochemist". Times online. 18 January 2010. Retrieved 5 June 2010.
•"Samuel Victor Perry FRS (1918–2009)„. Biochemical Society. February 2010. Retrieved 4 June 2010.
•Griffiths, John (1982). The Book of English International Rugby 1872-1982. London: Willow Books. p. 235. ISBN 002180065.
•Starmer-Smith, Nigel (1977). The Barbarians. Macdonald & Jane's Publishers. p. 165. ISBN 0-86007-552-4.
Frederick Sanger
(*13. 8. 1918 – †19. 11. 2013)
Byl britský biochemik, který obdržel dvakrát
Nobelovu cenu za chemii. Stal se tak čtvrtým
člověkem, který má dvě Nobelovy ceny a druhým
v pořadí, který obě ceny obdržel ve stejné
kategorii. První ocenění získal v roce 1958 za
svou práci na struktuře insulinu. Druhou cenu
sdílel s Walterem Gilbertem a Paulem Bergem
za sekvencování nukleových kyselin (1980).
Narodil se v Rendcomb, malé vesničce v
Gloustershire, v Anglii, jako druhý syn
Fredericka Sangera, praktického lékaře, a Cicely
rozené Crewdson. Učil se na Bryanston School,
kde si oblíbil vědecké předměty a měl výborné výsledky. V roce 1936 byl
poslán do St John‘s College v Cambridge studovat přírodní vědy, které o tři
roky později absolvoval s titulem bakalářským. A následně pokračoval v
doktorském studiu na Oddělení biochemie v Cambridge pod vedením Dr.
Alberta Neubergera studiem metabolismu aminokyseliny lysinu a v roce 1943
absolvoval s titulem PhD. Mezi lety 1944 a 1951 byl jeho postdoktorální
výzkum finančně podporován Radou lékařského výzkumu (Medical Research
Council, MRC), jejímž externím členem se stal v roce 1951.
Ocenění a čestná uznání:
1951 – Corday-Morganova medaile
1954 – člen Královské společnosti (Royal Society)
1963 – Řád britského impéria (Commander of the Order of the British
Empire)
1969 – Královská medaile (Royal Medal)
1971 – Mezinárodní ocenění Gairdnerovy nadace (Gairdner Foundation
International Award)
1976 – Cena Willliama Bate Hardyho (William Bate Hardy Prize)
1977 – Copleyho medaile
1978 – Cena G. W. Whelanda
1979 – Cena Louisy Gross Horwitz Kolumbijské univerzity (Louisa Gross
Horwitz Prize of Columubia University) a Cena Alberta Laskera za základní
lékařský výzkum (Albert Lasker Award for Basic Medical Research)
1981 – Řád Společníků cti (Order of Companions of Honour)
1982 – Korespondující člen Australské akademie věd
1986 – Řád za zásluhy (Order of Merit)
V roce 1940 s oženil s Margaret Joan Howe, měli tři děti.
Do důchodu odešel v roce 1983 domů, do vesničky na okraji Cambridge,
Swaffham Bulbeck. O devět let později bylo na jeho počest založeno
Sangerovo centrum (nyní Sangerův ústav) nacházející se v pouhých pár mil od
jeho domu.
Sangerův ústav
V roce 2007 dostala britská biochemická společnost grant ke katalogizaci a
zachování 35ti laboratorních zápisníků, do kterých Sanger zapisoval svůj
výzkum v letech 1944 – 1983.
Zemřel ve spánku v Addenbrookské nemocnici v Cambridge.
Sekvencování insulinu:
V letech 1951 a 1952 určil kompletní aminokyselinovou
sekvenci dvou polypeptidových řetězců (A a B) hovězího
insulinu, a tímto prokázal, že proteiny mají svou
definovanou chemickou strukturu a nejsou pouze nějaké
amorfní látky.
Pro sekvencování použil tzv. Sangerovo činidlo –
dinitrofluorbenzen (DNFB), které se váže na N-terminální
aminoskupinu v proteinu. Poté insulin částečně naštípal buď
HCl nebo trypsinem. Směs takto vzniklých peptidů byla
frakcionována nejdřív elektroforézou, pak chromatografií.
Sangerova metoda derivatizace N-terminálního
konce s DNFB a úplná hydrolýza dinitrophenyl-peptidu
Krystalová struktura insulinu
Rozdílné
peptidové
fragmenty
byly
detekovány ninhydrinem, N-koncová část byla
rozpoznána díky žluté barvě DNFB a identita
značené aminokyseliny byla určena úplnou
hydrolýzou koncového peptidu a odhalením
dané dinitrofenyl-aminokyseliny. Opakováním
tohoto postupu byl schopen postupně určit
sekvenci mnoha peptidů tvořených různými
metodami počáteční částečné hydrolýzy a
kombinací různých metod frakcionace.
Sekvencování insulinu:
Jelikož oba řetězce obsahovaly ve své sekvenci cystein a
odděleně nebyly fyziologicky aktivní, usoudil Sanger a jeho
kolegové, že se budou ve struktuře insulinu nacházet disulfidové
můstky, jež jsou zodpovědné za správné uspořádání molekuly
insulinu. Následně určil polohu tří disulfidových můstků (2 mezi
řetězci A a B, jeden na řetězci A).
Tento objev mu přinesl jeho první Nobelovu cenu (1958) a byl
zásadní pro pozdější teorie sekvencování.
Sekvencování RNA:
5S ribosomální RNA z Escherichia coli
(120 nukleotidů)
V roce 1964 se mu podařilo spolu s Kjeldem
Marckerem objevit formylmethionin-tRNA (iniciuje
proteosyntézu v bakteriích). Sekvenci tRNA nakonec
dříve určila výzkumná skupina Roberta Holleyho z
Cornellské Univerzity (1965). O dva roky později však
Sangerova skupina určila nukleotidovou sekvenci 5S
ribosomální RNA z Escherichia coli.
Sekvencování DNA a Sangerova metoda:
Jako první plně sekvencovaný DNA genom byla analyzována jednovláknová
DNA bakteriofága φX174 o 5 386 nukleotidech (1975).
Jednalo se tzv. „plus a minus“ techniku, která využívala DNA polymerasu s
radioaktivně
značenými
nukleotidy.
Zahrnovala
tvorbu
krátkých
oligonukleotidů s definovanými 3‘-konci, za přítomnosti tzv. plus a minus
reakčních směsí (minus směs obsahuje 3 dNTP, plus směs má pouze 1 dNTP).
Následně bylo možno vzniklé polyribonukleotidy separovat pomocí
elektroforézy a vizualizovat pomocí autoradiografie. Plus a minus páry byly
srovnávány. Tato procedura mohla sekvencovat najednou pouze 80
nukleotidů.
Sangerova skupina také objevila, že jednotlivé kódující oblasti některých
genů se překrývají s jinými.
Sekvencování DNA a Sangerova metoda:
V roce 1977 byla zavedena „dideoxy“ metoda, známa
také jako Sangerova metoda využívající přirozené
replikace DNA. Primer a templát DNA jsou nejdřív
denaturovány a následně je vytvořen primertemplátový komplex. Tato směs je rozdělena do 4
alikvotů. V každém z nich jsou přítomny čtyři
esenciální deoxyribonukleotidy (jeden z nich je
radioaktivně značen) a navíc jeden ze čtyř
dideoxynukleotidů (ddTTP, ddATP, ddCTP, ddGTP)
fungujících jako terminátory replikace, jelikož
postrádají 3‘-hydroxylovou skupinu, a tudíž nemůže
být žádný další nukleotid přidán. Výsledkem je směs
různě dlouhých sekvencí DNA, počínající primerem a
končící daným dideoxynukleotidem. Po separaci těchto
4 směsí fragmentů pomocí elektroforézy lze snadno
podle jejich délky zjistit, jak za sebou následují
jednotlivé nukleové báze.
Tato metoda byla později použita k sekvencování
lidské mitochondriální DNA (16 569 párů bazí) a
bakteriofága λ (48 502 párů bazí).
Molekulová struktura
2‘,3-dideoxyadenosin trofosfátu
Část radioaktivně značeného
sekvenačního gelu
Vybrané publikace F. Sangera
•Sanger, F. (1945), "The free amino groups of insulin", Biochemical Journal 39 (5): 507–515, PMC 1258275, PMID 16747948.
•Sanger, F. (1947), "Oxidation of insulin by performic acid", Nature 160 (4061): 295, Bibcode:1947Natur.160..295S, doi:10.1038/160295b0,
PMID 20344639. .
•Sanger, F. (1949a), "Fractionation of oxidized insulin", Biochemical Journal 44 (1): 126–128, PMC 1274818, PMID 16748471.
•Sanger, F. (1949b), "The terminal peptides of insulin", Biochemical Journal 45 (5): 563–574, PMC 1275055, PMID 15396627.
•Marcker, K.; Sanger, F. (1964), "N-formyl-methionyl-S-RNA", Journal of Molecular Biology 8 (6): 835–840, doi:10.1016/S0022-2836(64)80164-9,
PMID 14187409.
•Brownlee, G.G.; Sanger, F.; Barrell, B.G. (1967), "Nucleotide sequence of 5S-ribosomal RNA from Escherichia coli", Nature 215 (5102): 735–736,
Bibcode:1967Natur.215..735B, doi:10.1038/215735a0, PMID 4862513.
•Brownlee, G.G.; Sanger, F.; Barrell, B.G. (1968), "The sequence of 5S ribosomal ribonucleic acid", Journal of Molecular Biology 34 (3): 379–412,
doi:10.1016/0022-2836(68)90168-X, PMID 4938553.
•Barrell, B.G.; Sanger, F. (1969), "The sequence of phenylalanine tRNA from E. coli", FEBS Letters 3 (4): 275–278, doi:10.1016/00145793(69)80157-2, PMID 11947028.
•Sanger, F.; Donelson, J.E.; Coulson, A.R.; Kössel, H.; Fischer, D. (1973), "Use of DNA Polymerase I Primed by a Synthetic Oligonucleotide to
Determine a Nucleotide Sequence in Phage f1 DNA", Proceedings of the National Academy of Sciences USA 70 (4): 1209–1213,
Bibcode:1973PNAS...70.1209S, doi:10.1073/pnas.70.4.1209, PMC 433459, PMID 4577794.
•Sanger, F.; Coulson, A.R. (1975), "A rapid method for determining sequences in DNA by primed synthesis with DNA polymerase", Journal of
Molecular Biology 94 (3): 441–448, doi:10.1016/0022-2836(75)90213-2, PMID 1100841.
•Sanger, F.; Nicklen, S.; Coulson, A.R. (1977), "DNA sequencing with chain-terminating inhibitors", Proceedings of the National Academy of
Sciences USA 74 (12): 5463–5467, Bibcode:1977PNAS...74.5463S, doi:10.1073/pnas.74.12.5463, PMC 431765, PMID 271968. According to the
Institute for Scientific Information (ISI) database, by October 2010 this paper had been cited over 64,000 times.
•Sanger, F.; Air, G.M.; Barrell, B.G.; Brown, N.L.; Coulson, A.R.; Fiddes, C.A.; Hutchinson, C.A.; Slocombe, P.M.; Smith, M. (1977), "Nucleotide
sequence of bacteriophage φX174 DNA", Nature 265 (5596): 687–695, Bibcode:1977Natur.265..687S, doi:10.1038/265687a0, PMID 870828.
•Sanger, F.; Coulson, A.R.; Barrell, B.G.; Smith, A.J.; Roe, B.A. (1980), "Cloning in single-stranded bacteriophage as an aid to rapid DNA
sequencing", Journal of Molecular Biology 143 (2): 161–178, doi:10.1016/0022-2836(80)90196-5, PMID 6260957.
•Anderson, S.; Bankier, A.T.; Barrell, B.G.; De Bruijn, M.H.; Coulson, A.R.; Drouin, J.; Eperon, I.C.; Nierlich, D.P.; Roe, B.A. (1981), "Sequence and
organization of the human mitochondrial genome", Nature 290 (5806): 457–465, Bibcode:1981Natur.290..457A, doi:10.1038/290457a0,
•Sanger, F. (1988), "Sequences, sequences, and sequences", Annual Review of Biochemistry 57: 1–28, doi:10.1146/annurev.bi.57.070188.000245,
PMID 2460023.
Rosalind Elsie Franklinová
(*25. 7. 1920 – †16. 4. 1958)
Franklinová byla anglická biofyzička a odbornice na
rentgenovou krystalografii. Zásadně přispěla k
pochopení molekulové struktury DNA, RNA, virů,
uhlí a grafitu. Největší význam má její
krystalografická práce na struktuře DNA.
Narodila se v Notting Hillu, v Londýně do vlivné, a
vzdělané židovské rodiny Muriel Frances Waley a
obchodnímu bankéři Ellis Arthuru Franklinovi,
který po večerech vyučoval elektřinu, magnetismus
a historii války na Working Men‘s College (škola pro
pracující).
Oba rodiče se také věnovali charitativním a veřejně prospěšným činnostem.
Mimo jiné pomohla Franklinova rodina usadit se židovským uprchlíkům, kteří
z Evropy utekli před nacisty.
Rosalinda studovala na Dívčí škole Sv. Pavla, která ji dostatečně připravila
pro studium na univerzitě v Cambridge. Již v mladém věku prokázala nadání
pro matematiku a vědu obecně. Vynikala v latině, snadno se učila i ostatní
cizí jazyky (francouzsky, italsky, německy). Její vášní bylo cestování a pěší
turistika.
V roce 1938 nastoupila na Newnham College v Cambridge, kde se specializací
ve fyzikální chemii absolvovala bakalářský program. Po získání stipendia a
grantu na výzkum strávila rok v laboratoři Ronalda G. W. Norrishe.
Od roku 1942 pracovala pro British Coal Utilisation Research Association
(BCURA), věnovala se struktuře, porozitě a permeabilitě uhlí. Na tomto
tématu postavila svou disertační práci a v roce 1945 absolvovala úspěšně
Ph.D. studium v Cambridge. Později dostala nabídku v Laboratoire Central
des Services Chimique de l'Etat v Paříži. Zde se poprvé seznámila se
strukturní analýzou látek pomocí rentgenové krystalografie a během své
práce na studiu forem uhlíku při změnách stavu se stala expertem tohoto
oboru.
Po návratu do Anglie v r.1950 začala na oddělení biofyziky na King‘s College
v Londýně pod vedením Johna T. Randalla se studiem struktury biomolekul
pomocí RTG krystalografie. Společně se svým Ph. D. studentem Raymondem
Goslingem dokázali odhalit pomocí čistých RTG difrakčních obrazců 2
strukturní formy DNA.
V březnu, roku 1953, odešla do krystalografických laboratoří J. D. Bernala
na Birkbeck College, kde se zaměřila na struktury rostlinných virů a
následně také jejich RNA.
Ke konci roku 1956 jí byla diagnostikována rakovina vaječníků, po 2 letech
boje s touto nemocí zemřela.
Objev 2 forem struktury DNA
Díky velkým zkušenostem a znalosti zákonů fyzikální chemie, dokázala Rosalinda s
R. Goslingem získat velmi čisté difrakční obrazce tzv. vlhké a suché formy
DNA. Při vysoké vlhkosti byla vlákna DNA úzká a dlouhá na rozdíl od suché formy
mající kratší a širší vlákna. Pomocí matematických analýz postupně odhalila, že obě
formy, pojmenované B-forma a A-forma, jsou helikální. Tento objev byl
obrovským přínosem pro pozdější ocenění Jamese Watsona a Francise Cricka,
kteří za strukturu DNA obdrželi v roce 1962 Nobelovu cenu. Přestože měla
Rosalinda stejné právo sdílet úspěch nad tímto objevem, nemohla být nominována
na ocenění Nobelovou cenou, jelikož v roce 1958 na následky své nemoci zemřela.
Bohužel se jí nedostalo ani dostatečného poděkování za tento přínos.
Difrakční obrazec B-formy DNA z RTG-krystalografické
analýzy Rosalindy Franklin. Data odvozená z této analýzy
umožnila Watsonovi a Crickovi potvrdit jejich teoretický
model DNA, za který dostali Nobelovu cenu.
A-forma DNA (vlevo), B-forma DNA (vpravo)
Studium struktury mozaikového viru tabáku (TMV)
Bohaté zkušenosti využila při studiu struktur tyčinkovitých a kulovitých virů.
Precizní analýzou difrakčních obrazců virových částic odhalila strukturu
mozaikového viru tabáku a umístění jeho genetické informace (RNA) podél
vnitřní stěny proteinového pláště (kapsidy) viru. Tyto výsledky pak publikovala
spolu s Donaldem Casparem v časopise Nature.
Schématický model TMV: 1. nukleová kyselina (RNA),
2. kapsomer (protomer), 3. kapsida
Fotografie TMV z elektronového mikroskopu
Posmrtná uznání Rosalindě Franklin:
•1992, English Heritage placed a blue plaque on the house that Rosalind Franklin grew up in.
•1993, King's College London renamed the Orchard Residence at their Hampstead Campus on Kidderpore Avenue Rosalind Franklin
Hall.
•1995, Newnham College dedicated a residence in her name and put a bust of her in its garden.
•1997, Birkbeck, University of London School of Crystallography opened the Rosalind Franklin Laboratory.
•1997,The asteroid 9241 Rosfranklin, discovered in 1997, was named in her honour.
•1998, National Portrait Gallery in London added Rosalind Franklin's portrait next to those of Francis Crick, James Watson and
Maurice Wilkins.
•2000, King's College London opened the Franklin-Wilkins Building in honour of Dr. Franklin's and Professor Wilkins's work at the
college.King's had earlier, in 1994, also named one of the Halls in Hampstead Campus residences in memory of Rosalind Franklin.
•2001, The American National Cancer Institute established the Rosalind E. Franklin Award for Women in Science.
•2003, the Royal Society established the Rosalind Franklin Award, for an outstanding contribution to any area of natural science, e
•engineering or technology.
•2
•004, Finch University of Health Sciences/The Chicago Medical School, located in North Chicago, Illinois, changed its name to the
Rosalind Franklin University of Medicine and Science
•2004, University of Groningen in the Netherlands started the Rosalind Franklin Fellowships to promote the hiring of young,
promising, female researchers.
•2005, the wording on the DNA sculpture (which was donated by James Watson) outside Clare College, Cambridge's Thirkill Court is
a) on the base: i) "These strands unravel during cell reproduction. Genes are encoded in the sequence of bases." and ii) "The double
helix model was supported by the work of Rosalind Franklin and Maurice Wilkins.", as well as b) on the helices: i) "The structure of
DNA was discovered in 1953 by Francis Crick and James Watson while Watson lived here at Clare." and ii) "The molecule of DNA has
two helical strands that are linked by base pairs Adenine – Thymine or Guanine – Cytosine."
•2008, Columbia University awarded an Honorary Horwitz Prize to Rosalind Franklin, Ph.D., posthumously, "for her seminal
contributions to the discovery of the structure of DNA".
•2012, Rosalind Franklin honored as namesake of Rosalind an online project teaching programming via molecular biology.
Rosalind Franklin zpracovala mnoho publikací, některé mnohokrát citované.
R.E. Franklin (1950), "The interpretation of diffuse X-ray diagrams of carbon", Acta Crystallographica 3 (2): 107–121,
doi:10.1107/S0365110X50000264 245.
R.E. Franklin (1950), "Influence of the bonding electrons on the scattering of X-rays by carbon", Nature 165 (4185): 71–72,
doi:10.1038/165071a0, Počet citací 11
R.E. Franklin (1951), "Crystallite growth in graphitizing and non-graphitizing carbons", Proceedings of the Royal Society, A 209 (1097):
196–218, doi:10.1098/rspa.1951.0197 Počet citací 513.
R.E. Franklin (1953), "Graphitizing and non-graphitizing carbons, their formation, structure and properties", Angewandte Chemie 65
(13): 353–353
R.E. Franklin (1953), "The role of water in the structure of graphitic acid", Journal de Chimie Physique et de Physico-Chimie Biologique
50: C26
R.E. Franklin and M. Mering (1954), "La structure de l'acide graphitique", Acta Crystallographica 7 (10): 661–661 (5 lines)
Rosalind Franklin and K. C. Holmes. (1956), "The Helical Arrangement of the Protein Sub-Units in Tobacco Mosaic Virus", Biochimica et
Biophysica Acta 21: 405–406, doi:10.1016/0006-3002(56)90043-9,
Rosalind E. Franklina and A. Klug (1956), "The nature of the helical groove on the tobacco mosaic virus particle X-ray diffraction
studies", Biochimica et Biophysica Acta 19 (3): 403–416, doi:10.1016/0006-3002(56)90463-2
Klug, Aaron, J. T. Finch, and Rosalind Franklin (1957), "The Structure of Turnip Yellow Mosaic Virus: X-Ray Diffraction Studies",
Biochimica et Biophysica Acta 25 (2): 242–252, doi:10.1016/0006-3002(57)90465-1
Franklin, Rosalind, Aaron Klug, J. T. Finch, and K. C. Holmes (1958), "On the Structure of Some Ribonucleoprotein Particles",
Discussions of the Faraday Society 25: 197–198, doi:10.1039/DF9582500197
Klug, Aaron, and Rosalind Franklin (1958), "Order-Disorder Transitions in Structures Containing Helical Molecules", Discussions of the
Faraday Society 25: 104–110, doi:10.1039/DF9582500104, retrieved 14 January 2011 Per National Library of Medicine
Medicine
Franklin, Rosalind, Donald L. D. Caspar, and Aaron Klug (1959), "Chapter XL: The Structure of Viruses as Determined by X-Ray
Diffraction", Plant Pathology: Problems and Progress, 1908-1958, University of Wisconsin Press, pp. 447–461.
Peter Dennis Mitchell
(29.9. 1920 – 10.4. 1992)
Mitchell byl britský biochemik. Narodil se v
Mitcham, Surrey, v Anglii.
Za přínos v oblasti přenosu biologické energie
získal v roce 1978 obdržel Nobelovu cenu za
chemii. Jeho otec, Christopher Gibbs Mitchell,
byl státní úředník. Matka Kate Beatrice Dorothy
Taplin. Strýc, Sir Godfrey Way Mitchell, byl
předsedou
společnosti
George
Wimpey
(kontrukce a stavba budov).
Studoval na Queen‘s College v Tauntonu a na
Jesus College v Cambridge, kde se specializoval
ma biochemii.
Na pozvání J. F Danielliho přijal místo výzkumného pracovníka na Oddělení
Biochemie v Cambridge (1942), kde započal svůj výzkum na vývoji glykosidu
BAL (British anti-lewisit) – látky k ošetření ran po zásahu lewisitu
(chemické zbraně).
Tyto tajné studie však byly shledány jako nevhodné téma pro doktorskou
práci. V roce 1945 tudíž následoval svého školitele do Londýna, kde začal
studovat mechanismus účinku penicilinu a v roce 1951 získal titul Ph.D.
Na nabídku profesora Michaela Swanna nastoupil na Oddělení zoologie
Univerzity v Edinburghu, kde současně vytvořil vědeckou skupinu oddělení
chemické biologie (1955). Zde byl působil jako docent (1961) a později
profesor (1962). Bohužel musel na svůj post v roce 1963 rezignovat z
důvodu nemoci.
Poté, od roku 1965, se staral o rekonstrukci a obnovení panského sídla
zvaného Glynn House, blízko Bodmin v Cornwallu, zvláště o využití jako
výzkumnou laboratoř. Jeho první vědecká kolegyně – Jenifer Moyle
založila charitativní společnost Glynn Research Ltd. k podpoře základního
biologického výzkumu. Společně zde začali pracovat na výzkumu
chemiosmotických reakcí a reakčních systémech.
Chemiosmotická teorie
Tato hypotéza podala základy k porozumění procesu oxidativní fosforylace a
syntézy ATP.
Mitchell prohlásil, že tvorba ATP v respirujících buňkách má původ v
elektrochemickém gradientu vnitřní mitochondriální membrány. Rozkladem
vysokoenergetických látek (glukosy) se energie ukládá ve formě NADH a
FADH2, jejichž oxidací na membráně dochází k pumpování protonů z matrix do
mezimembránového prostoru a vzniká tak membránový potenciál (uvnitř je
negativní náboj, vně je pozitivní).
•Pohyb nabitých iontů skrz membránu je závislý na dvou faktorech:
1) Difúzní síla, způsobena koncentračním gradientem (částice mají tendenci
difundovat z oblasti o vyšší koncentraci do prostředí s koncentrací nižší)
2) Elektrostatická síla, díky elektrickému potenciálovému gradientu (kationty
mají tendenci difundovat do oblasti s negativním nábojem a aniotny opačně)
Spojením tímto faktorů lze vyjádřit tzv.
němuž být tvořeno ATP.
elektrochemický gradient, díky
Hypotéza byla později potvrzena objevením ATP synthasy, což je membránový
protein který využívá potenciálovou energii elektrochemického gradientu k
tvorbě ATP.
Mitchell, P. (1966). "Chemiosmotic Coupling in Oxidative and Photosynthetic Phosphorylation". Biological Reviews 41 (3): 445–502.
Mitchell, P. (1972). "Chemiosmotic coupling in energy transduction: A logical development of biochemical knowledge". Journal of Bioenergetics 3 (1):
5–24.
Greville, G.D. (1969). "A scrutiny of Mitchell's chemiosmotic hypothesis of respiratory chain and photosynthetic phosphorylation". Curr. Topics
Bioenergetics 3: 1–78.
Mitchell, P. (1970). "Aspects of the chemiosmotic hypothesis" The Biochemical journal 116 (4): 5P–6P. Mitchell, P. (1976). "Possible molecular
mechanisms of the protonmotive function of cytochrome systems". Journal of Theoretical Biology 62 (2): 327–367.
Marianne Grunberg-Manago
(*6. 1. 1921 – †3. 1. 2013)
Tato fr. biochemička se narodila v Sovětském Svazu.
Její práce pomohla odhalit původ genetického kódu.
Narodila se do rodiny umělců v Petrohradu. Její
rodina v době, kdy jí bylo 9 měsíců, emigrovala do
Francie. Studovala literaturu a biologii na univerzitě
v Paříži, kde v roce 1947 získala titul Ph.D. Nejdříve
pracovala na intermediárním metabolismu v
bakteriích na Ústavu fyzikálně-chemické biologie v
Paříži (Insitut de Biologie Physico-Chimique, IBPC). V
roce 1953 odjela do USA na Illinoiskou univerzitu v
Urbaně a pak na univerzitu v NYC, kde nastoupila do
laboratoře S. Ochoy (1954).
Zde objevila PNPasu, enzym katalyzující
syntézu polyribonukleotidů. V roce 1956 se vrátila do IPBC, kde studovala
biochemické vlastnosti PNPasy a nasyntetizovných polynukleotidů. Stala se
první ženou prezidentkou Mezinárodní unie pro biochemii a molekulární biologii
(1985-1988) a jedinou prezidentkou Francouzské akademie věd (1995-1996).
Byla členkou americké Národní akademie věd. Získala mnoho francouzských a
mezinárodních ocenění. Publikovala víc než 300 prací. Obdržela čestný diplom
Federace evropských biochemických společností (FEBS, 1996).
Její kolegové Severo Ochoa a Arthur Kornberg za syntézu nukleových
kyselin RNA a DNA obdrželi Nobelovu Cenu za fyziologii a mediínu (1959).
Mimo to, že byla vynikající vědkyní, byla také velmi oblíbená mezi
spolupracovníky, kolegy a kamarády.
V březnu roku 2000 utrpěla těžké krvácení do mozku, díky kterému byla
hospitalizována v nemocnici až do její smrti, 4. 1. 2013, dva dny před jejími 92
lety.
• Grunberg-Manago, Marianne; Ortiz, P, Ochoa, S (April 1956). "Enzymic synthesis of polynucleotides. I. Polynucleotide phosphorylase of
Azotobacter vinelandii.". Biochem Biophysica Acta 20 (1): 269–85. PMID 13315374
•Grunberg-Manago, M.; Oritz, P. J.; Ochoa, S. (1955). "Enzymatic synthesis of nucleic acidlike polynucleotides". Science 122 (3176): 907–910.
doi:10.1126/science.122.3176.907. PMID 13274047.
Objev polynukleotidfosforylasy
Byl to první objev enzymu syntetizujícího nukleové
kyseliny. Po prvních domněnkách, že se jedná o
klasickou RNA polymerasu, která syntetizuje dlouhé
řetězce RNA z nukleotidů, experimenty prokázaly,
že vedle této funkce je hlavní role PNPasy in vivo
fosforolytická, tzn. degraduje RNA.
Jedná se tedy o bifunkční enzym s 3‘-5‘
exoribonukleasovou aktivitou (degraduje RNA
řetězec počínaje 3‘-koncem k 5‘ konci) a 3‘-koncovou
oligonukleotid polymerasovou aktivitou (syntetizuje
dlouhá vysoce heteropolymerní vlákna. Jak v
bakteriích, rostlinách, tak i u člověka je součástí
mRNA zpracování a degradace. Aktivní forma je
tvořena prstnecem tří molekul PNPasy.
Krystalová struktura trimeru PNPasy
ze Streptomyces antibioticus
Syntetická vlastnost PNPasy hrála klíčovou roli v experimentech Nirenberga a
Matthaeie (1961), kteří zjistili, že polyU (syntetizované PNPasou) řídí syntézu
polyfenylalaninu. A na základě toho se jim podařilo syntetizovat první
třínukleotidový RNA kodon, kódující syntézu aminokyseliny fenylalaninu.
Na objevu PNPasy tudíž závisely první kroky k odhalení genetického kódu.
Henry Berkeley Franks Dixon
(Hal Dixon)
(*16. 5. 1928 – †30. 7. 2008)
Narodil se v Dublinu, jako nejmladší syn
Henryho Horatia Dixona, významného botanika
na Trinity College. Už v útlém věku se zajímal o
vědu a v pouhých devíti letech objevil optickou
iluzi vycházející z binokulárního vidění, kterou
popsal jeho otec v časopisu Nature (1938).
Po střední škole dostal stipendium na King‘s
College v Cambridge (1946), studoval přírodní
vědy se specializací na biochemii.
Pod vedením Franka Younga zde pracoval na studiu peptidových hormonů, v r.
1954 absolvoval Ph. D. studium. Od roku 1953 se stal doživotním členem (Life
Fellowship) na King‘s College, kde během vědecké kariéry působil jako finanční
poradce (1956-1959), ředitel studia přírodních věd (1961-1984), proděkan
(1981-1986) a praelektor (ceremoniální funkce, 1989-1992) aj. Výzkum v
oblasti chemie a biochemie znamenal 136 publikací.
V letech 1964-1965 pracoval na Ústavu molekulární biologie v Moskvě v
rámci britsko-ruského výměnného programu, kde zvláště zájem v oblasti
organické chemie ho přivedl k návrhu léčby Wilsonovy choroby.
Dixon, Henry H. (1938-04-30). "A Binocular Illusion". Nature 141 (3574): 792. doi:10.1038/141792b0. Retrieved 2009-07-20.
Byl editorem časopisu Biochemical Journal, místopředsedou v redakční radě a
tajemníkem Nomenklaturní komise Mezinárodní unie pro biochemii a
molekulární biologii (NC-IUBMB, 1977- 1982), později také předsedou, v
důchodu zůstal jako poradce. Jeho zájem a široká znalost základních principů
organické chemie a reakčních mechanismů důležitě přispěla k vytvoření
enzymového názvosloví, kus práce odvedl později i v souvislosti s názvoslovím
sacharidů, glykoproteinů a glykolipidů.
Práce a studium peptidových hormonů, které započal v období doktorátu mu
přinesla dlouhodobý zájem o chemii proteinů. Například vyvinul techniku pro
změnu struktury koncových aminokyselin v proteinovém řetězci, čímž mohl
studovat jejich možné funkce (do té doby nebyly známy jiné principy, jako
například na genetické úrovni dnes). Pomocí těchto studií blíže porozuměl, jak
pH ovlivňuje funkci proteinů.
Významně přispěl k vývoji léčby Wilsonovy choroby, kdy jako první navrhl
trientine (triethylen tetramin) – látku podobnou přirozeně se vyskytujícím
aminům jako spermin a spermidin – jež by působila jako chelátor mědi a v
netoxické formě ji pomohla vyloučit z těla ven.
Měď se díky nefunkčnímu enzymu
ceruloplazminu
(transportuje měď z
tkání) ukládá převážně v játrech a mozku
a způsobuje tak fatální onemocnění.
trientine
• van Heyningen, Simon (2008-08-01). "Hal Dixon: Cambridge biochemist„. The Independent. Retrieved 2009-07-19.
• Vliegenthart, Hans (2008-11-07). "Obituary: Hal Dixon". Glycoconjugate Journal 26: 1. Retrieved 2009-07-20.
• Dixon, Henry H. (1938-04-30). "A Binocular Illusion„. Nature 141 (3574): 792. doi:10.1038/141792b0. Retrieved 2009-07-20.
• Walshe J.M. The conquest of Wilson‘s disease. Brain 132 (2289-95) doi:10.1093/brain/awp149