Войти
| Уильям Эстбери | |
|---|---|
 | |
| Родился | Уильям Томас Эстбери. (1898-02-25) 25 февраля 1898. Лонгтон, Сток-он-Трент, Англия |
| Умер | 4 июня 1961 (1961-06-04) (63 года). Лидс, Англия |
| Гражданство | Британское |
| Alma mater | Кембриджский университет |
| Награды | Член Королевского общества |
| Научная карьера | |
| Филдс | Физика, Молекулярная биология |
| Учреждения | Университетский колледж Лондона. Королевский институт. Университет Лидса |
| Докторский советник | Уильям Генри Брэгг |
Уильям Томас Эстбери ФРС (также Билл Эстбери; 25 февраля 1898 г., Лонгтон - 4 июня 1961 г. Лидс ) был английским физиком и молекулярный биолог, который провел новаторские рентгеновские дифракционные исследования биологических молекул. Его работа по кератину послужила основой для открытия Линусом Полингом альфа-спирали. Он также изучил структуру ДНК в 1937 году и сделал первый шаг в выяснении ее структуры.
Эстбери была четвертым ребенком из семи, родился в Лонгтоне, Сток-он-Трент. Его отец, Уильям Эдвин Эстбери, был гончаром и обеспечивал с комфортом свою семью. У Астбери также был младший брат Норман, с которым он разделял любовь к музыке.
Астбери вполне мог стать гончаром, но, к счастью, выиграл стипендию в Средней школе Лонгтона, где его интересы формировали директор и второй магистр, химики. Став старостой и получив золотую медаль герцога Сазерленда, Эстбери выиграла единственную местную стипендию и поступила в колледж Иисуса, Кембридж.
После двух семестров в Кембридже его учеба была прервана службой во время Первой мировой войны. Плохая медицинская оценка после аппендэктомии привела к тому, что в 1917 году он был направлен в Корк, Ирландия в Медицинский корпус Королевской армии. Позже он вернулся в Кембридж и закончил свой последний год по специальности физика.
После окончания Кембриджа Астбери работал с Уильямом Брэггом, сначала в Университетский колледж Лондона, а затем, в 1923 году, в Королевском институте в Лондоне. Среди однокурсников было много выдающихся ученых, в том числе Кэтлин Лонсдейл и Дж. Д. Бернал и другие. Эстбери с большим энтузиазмом относился к своим исследованиям и опубликовал в журнале «Classic Crystallography » статьи, например, о структуре винной кислоты.
. В 1928 году Астбери был назначен лектором получил степень по текстильной физике в Университете Лидса. Он оставался в Лидсе до конца своей карьеры, будучи назначенным читателем по текстильной физике в 1937 году и профессором биомолекулярной структуры в 1946 году. Он занимал этот пост до его смерть в 1961 году. Он был избран членом Королевского общества (FRS) в 1940 году. Его увековечивает Центр структурной молекулярной биологии Эстбери в Лидсе.
. удостоен множества наград и почетных званий.
В Лидсе Эстбери изучала свойства волокнистых веществ, таких как кератин и коллаген при финансировании текстильной промышленности. (Шерсть состоит из кератина.) Эти вещества не образовывали резких пятен, подобных кристаллам, но эти узоры обеспечивали физические ограничения любых предлагаемых структур. В начале 1930-х годов Эстбери показал, что наблюдаются резкие изменения дифракции влажных волокон шерсти или волос, поскольку они значительно растягиваются (100%). Данные свидетельствуют о том, что нерастянутые волокна имели спиральную молекулярную структуру с характерным повторением 5,1 Å (= 0,51 нм). Астбери предположил, что (1) нерастянутые белковые молекулы образуют спираль (которую он назвал α-формой); и (2) растяжение заставляло спираль раскручиваться, образуя расширенное состояние (которое он назвал β-формой). Несмотря на некорректность в деталях, модели Астбери были правильными по сути и соответствовали современным элементам вторичной структуры, α-спирали и β-цепи (номенклатура Астбери была сохранена), которые были разработаны двадцатью годами позже Линус Полинг и Роберт Кори в 1951 году. Ганс Нейрат был первым, кто показал, что модели Астбери не могут быть верными в деталях, потому что они включают столкновения атомов. Статья Нейрата и данные Эстбери вдохновили Х. С. Тейлору (1941,1942) и Морису Хаггинсу (1943), чтобы предложить модели кератина, очень близкие к современной α-спирали.
В 1931 году Астбери также был первым, кто предположил, что водородные связи основная цепь (т.е. водородные связи между основной цепью амидными группами ) способствуют стабилизации белковые структуры. Его первоначальная идея была с энтузиазмом воспринята несколькими исследователями, в том числе Линусом Полингом.
. В дальнейшем работа Астбери включила рентгеновские исследования многих белков (включая миозин и фибрин <56.>), и он смог сделать вывод из их дифракционных картин, что молекулы этих веществ были свернуты и свернуты. Эта работа привела его к убеждению, что лучший способ понять сложность живых систем - это изучить форму гигантских макромолекул, из которых они состоят - подход, который он с энтузиазмом популяризировал как «молекулярную биологию». Другой его большой страстью была классическая музыка, и однажды он сказал, что белковые волокна, такие как кератин в шерсти, были «избранными инструментами, на которых природа сыграла так много несравненных тем, бесчисленных вариаций и гармоний». Эти две страсти сошлись, когда в 1960 году он представил X Снимок в лучах, сделанный его ассистентом-исследователем Элвином Бейтоном, на котором запечатлено волокно кератинового протеина в прядке волос, которое, как говорят, пришло от Моцарта - одного из любимых композиторов Астбери.
Но белки были не единственными биологическое волокно, которое изучила Астбери. В 1937 году Торбьорн Касперссон из Швеции прислал ему хорошо подготовленные образцы ДНК тимуса теленка. Тот факт, что ДНК дает дифракционную картину, указывает на то, что она также имеет регулярную структуру, и ее можно было бы вывести. Астбери смог получить некоторое внешнее финансирование и нанял кристаллографа Флоренс Белл. Она признала, что «зарождение жизни [было] явно связано с взаимодействием белков и нуклеиновых кислот». Белл и Астбери опубликовали рентгеновское исследование ДНК в 1938 году, описав нуклеотиды как «груду пенни».
Астбери и Белл сообщили, что структура ДНК повторяется каждые 2,7 нанометра и что основания лежат плоско, штабелированы на расстоянии 0,34 нанометра друг от друга. На симпозиуме в 1938 году в Колд-Спринг-Харбор Астбери указала, что расстояние в 0,34 нанометра было таким же, как у аминокислот в полипептидных цепях. (В настоящее время принятое значение для расстояния между основаниями в B-форме ДНК составляет 0,332 нм.)
В 1946 году Эстбери представил доклад на симпозиуме в Кембридже, в котором он сказал: «Биосинтез - это, прежде всего, вопрос подгонки молекул или частей молекул друг к другу, и одним из величайших биологических достижений нашего времени является осознание того, что, вероятно, наиболее фундаментальное взаимодействие из всех - это взаимодействие между белками и нуклеиновыми кислотами». Он также сказал, что расстояние между нуклеотидами и расстоянием между аминокислотами в белках «не было арифметической случайностью».
Работа Эстбери и Белла имела важное значение по двум причинам. Во-первых, они показали, что рентгеновская кристаллография может использоваться для выявления регулярной упорядоченной структуры ДНК - открытие, которое заложило основы для более поздних работ Мориса Уилкинса и Розалинды Франклин, после чего структура ДНК была идентифицирована Фрэнсисом Криком и Джеймсом Д. Уотсоном в 1953 году. Во-вторых, они проделали эту работу в то время, когда большинство ученых считали, что белки являются носителями наследственная информация и что ДНК была скучной монотонной молекулой, представлявшей мало интереса, кроме, возможно, структурного компонента. В 1944 году Астбери был одним из немногих ученых, признавших важность работы, проделанной микробиологом Освальдом Эйвери и его коллегами по Рокфеллеру Маклином Маккарти и Колином Маклаудом. Эйвери и его команда показали, что нуклеиновая кислота может передавать свойство вирулентности пневмококку, и тем самым представили первое убедительное доказательство того, что ДНК может быть наследственным материалом.
Эстбери охарактеризовал работу Эйвери как «одну из самых замечательных. открытия нашего времени », и это вдохновило его на мысль, что после Второй мировой войны он создаст новый отдел в Лидсе, который станет национальным центром, проложившим путь для новой науки молекулярной биологии. В письме вице-канцлеру Университета Лидса в 1945 году он заявил, что «вся биология сейчас переходит в фазу молекулярной структуры... Это должно произойти во всех отраслях биологии и во всех университетах, и я предлагаю, чтобы Лидс должен проявить смелость и помочь проложить путь ».
К сожалению, не все разделяли его мечту. Сенат университета позволил ему создать новый факультет, но не разрешил ему использовать фразу «молекулярная биология» в названии из-за противодействия со стороны ведущих биологов, которые считали, что как физик Астбери вторгается без приглашения на интеллектуальную территорию, которую они по праву считается своим. Сенат также предоставил ему помещения, но это было совсем не то, на что он надеялся. Его новое отделение располагалось в викторианском доме с террасами, который требовал существенного переоборудования, с неровными полами, из-за которых хрупкое научное оборудование шатало, неисправным электроснабжением и ненадежной водопроводной системой, что иногда приводило к наводнениям. Чтобы усугубить его горе, Совет медицинских исследований отклонил его заявку на финансирование.
Несмотря на эти неудачи, в новом отделе Астбери произошли два важных события. Первым было выяснение механизма, с помощью которого тромбин действует как протеаза, катализирующая образование основного компонента тромбов, нерастворимого белка фибрина, из его растворимого предшественника фибриногена Ласло Лорандом, молодым аспирантом, сбежавшим из родного края. Венгрия присоединится к Astbury. Работа Лоранда стала важным открытием в нашем понимании процесса образования тромбов.
Вторым событием стала серия новых рентгеновских снимков B-формы ДНК, сделанных в 1951 году научным сотрудником Эстбери Элвином Бейтоном, которые историк науки профессор Роберт Олби с тех пор сказал, что «явно знаменитая B-форма». - шаблон, найденный Розалиндой Франклин и Р. Гослингом ». Олби имела в виду рентгеновское изображение B-формы ДНК, сделанное годом позже Розалинд Франклин и ее аспирантом Рэймондом Гослингом в Королевском колледже годом позже. называться «Фото 51». Несмотря на свое скромное название, это изображение должно было сыграть важную роль в истории ДНК и мемориальной доски на стене возле Королевского колледжа. Лондон называет его «одной из самых важных фотографий в мире». Это связано с тем, что изображение показывает поразительный крестообразный узор из черных пятен, образованных рентгеновскими лучами, поскольку они рассеиваются волокном ДНК, и когда Джеймсу Уотсону впервые показали фотографию Франклина и Гослинга, этот крестообразный узор вызвал у него такое волнение, что он сказал, что «мой рот открылся, и мой пульс начал учащаться», потому что он знал, что только молекула, свернутая в спиральную форму, может рассеивать рентгеновские лучи, давая эту особую картину.
«Фотография 51» Франклина и Гослинга дала один из нескольких важных ключей к разгадке Ватсона и Крика - но реакция Астбери на очень похожие рентгеновские изображения ДНК Бейтона не могла быть более другой. Он никогда не публиковал их в журналах и не представлял на научных собраниях. Учитывая, что Астбери был таким известным специалистом в области рентгеновских исследований биологических молекул, такое очевидное пренебрежение такой важной подсказкой может показаться удивительным. Одно из объяснений состоит в том, что, хотя Астбери признавал важность ДНК, он не понимал, что биологическая информация переносится в одномерной последовательности оснований внутри молекулы, а скорее состоит в том, что она находится в тонких и сложных вариациях ее трехмерной структуры.. Откровение того, что ДНК представляет собой простую извилистую спираль, не только не заставило его отвиснуть челюсть и пульс, но и было бы разочарованием, но интересно размышлять о том, как иначе могла бы развернуться история, если бы Эстбери показала изображение Бейтона своему другу и коллеге. выдающийся американский химик и лауреат Нобелевской премии Линус Полинг, когда он посетил Эстбери в своем доме в Хедингли, Лидс в 1952 году. Полинг в то время был главным соперником Ватсона и Крика в попытках определить структуру ДНК и отчаянно пытался получить хорошее качество рентгеновского дифракционного изображения ДНК. В 1952 году он уже предложил неправильную модель ДНК, основанную на ранних работах Эстбери и Белла, но если бы Эстбери показала Полингу эти новые изображения, сделанные Бейтоном, то, возможно, именно Калифорнийский технологический институт, Пасадена, а не Кембридж, Великобритания, сегодня запомнился открытие двойной спирали. Несмотря на эту упущенную возможность, Эстбери вместе с Флоренс Белл внесли большой вклад, показав, что методы рентгеновской кристаллографии могут быть использованы для выявления регулярной упорядоченной структуры ДНК.
Но, возможно, величайшим научным наследием Астбери было его довольно необычное пальто. В конце 1930-х годов Эстбери и его сотрудники А.С. Чибналл и Кеннет Бейли показали, что с помощью химической обработки молекулярные цепи растворимых белков семян могут быть повторно свернуты, чтобы превратить их в нерастворимые волокна. Компания ICI была настолько заинтересована в этой идее, что построила в Шотландии пилотный завод по производству нового текстильного волокна под названием «Ардил», которое было произведено путем преднамеренного изменения молекулярной структуры основного растворимого белкового компонента обезьяньих орехов, чтобы преобразовать его в нерастворимый волокна в надежде использовать его в качестве дешевой и широко распространенной замены шерсти в качестве сырья в текстильной промышленности. Чтобы продемонстрировать осуществимость этой идеи, ICI изготовила из Ardil целое пальто, которое Астбери регулярно носила на лекциях, и в конце концов, хотя Ardil не оказался спасением для британской текстильной промышленности, он действительно послужил яркой иллюстрацией того, что Astbury's убежденность в том, что мы не только можем решить структуру гигантских биомолекул, таких как белки и ДНК, с помощью рентгеновских лучей, но также можем сознательно манипулировать этими структурами для наших собственных практических целей.
Это была идея, которая по-настоящему воплотилась в жизнь в середине-конце 1970-х годов с появлением технологии рекомбинантной ДНК, когда Астбери был мертв, но, как его друг и коллега, Дж. Д. Бернал написал в некрологе к нему., «Его памятник будет найден во всей молекулярной биологии».
Астбери был известен своей неизменной жизнерадостностью, идеализмом, воображение и энтузиазм. Он правильно предвидел огромное влияние молекулярной биологии и передал свое видение своим ученикам, «свое эйфорическое евангелизационное рвение, превратившее лабораторную рутину в великое приключение». Энтузиазм Астбери может также объяснять периодическое отсутствие научной осторожности, наблюдаемой в его работе; Астбери могла сделать умозрительные интерпретации правдоподобными.
Эстбери была прекрасным писателем и лектором; его произведениям присуща замечательная ясность и легкость, естественность. Он также любил музыку, играя на фортепиано и скрипке.
Астбери встретил Фрэнсис Гулд, когда он находился в Корке, Ирландия, вместе с Медицинским корпусом Королевской армии во время Первой мировой войны. Они поженились в 1922 году, у них родились сын Билл и дочь Морин.
