Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Уильям Эстбери

ФРС
Уильям Т. Эстбери, FRS Location.jpg
Родившийся
Уильям Томас Эстбери

( 1898-02-25 )25 февраля 1898 г.
Лонгтон, Сток-он-Трент , Англия
Умер4 июня 1961 г. (1961-06-04)(63 года)
Лидс , Англия
ГражданствоБританский
Альма-матерКембриджский университет
НаградыЧлен Королевского общества [1]
Научная карьера
ПоляФизика , Молекулярная биология
УчрежденияУниверситетский колледж Лондона,
Королевский институт,
Университет Лидса
ДокторантУильям Генри Брэгг [2]

Уильям Томас Astbury FRS (также Билл Astbury; 25 февраля 1898, Longton - 4 июня 1961, Лидс ) был английский физик и молекулярный биолог , который сделал новаторскую рентгенограммы исследования биологических молекул . [2] Его работа с кератином послужила основой для открытия Лайнусом Полингом альфа-спирали . Он также изучил структуру ДНК в 1937 году и сделал первый шаг в выяснении ее структуры .

Ранняя жизнь [ править ]

Двойная спираль
  • v
  • т
  • е

Эстбери была четвертым ребенком из семи, родившимся в Лонгтоне, Сток-он-Трент . Его отец, Уильям Эдвин Эстбери, был гончаром и обеспечивал 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, оба химики . Став старостой и выиграв золотую медаль герцога Сазерленда , Астбери выиграла единственную доступную местную стипендию и поступила в колледж Иисуса в Кембридже .

После двух семестров в Кембридже его учеба была прервана службой во время Первой мировой войны . Плохой медицинский рейтинг после аппендэктомии привел к тому, что в 1917 году он был направлен в Корк , Ирландия, в Медицинский корпус Королевской армии . Позже он вернулся в Кембридж и закончил последний год со специализацией в области физики .

Академическая карьера [ править ]

После окончания Кембриджа, Astbury работал с Уильямом Брэгга , первым в Университетском колледже Лондона , а затем, в 1923 году в лаборатории Дэви-Фарадея в Королевском институте в Лондоне . Сокурсники включал много выдающихся ученых, в том числе Кэтлин Лонсдейл и JD Бернал и другие. Астбери проявил большой энтузиазм в своих исследованиях и опубликовал статьи в журнале «Классическая кристаллография », например, о структуре винной кислоты .

В 1928 году Эстбери был назначен преподавателем текстильной физики 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 своей смерти в 1961 году. Он был избран членом Королевского общества (FRS) в 1940. [3] Он увековечен Центром структурной молекулярной биологии Астбери в Лидсе . [4]

В дальнейшем он был удостоен множества наград и почетных званий.

Рентгеноструктурные исследования волокнистых белков [ править ]

В Лидсе Эстбери изучала свойства волокнистых веществ, таких как кератин и коллаген, при финансовой поддержке текстильной промышленности . ( Шерсть состоит из кератина.) Эти вещества не образуют резких пятен, таких как кристаллы., но шаблоны 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 Эстбери были правильными по сути и соответствовали современным элементам вторичной структуры , α-спирали и β-нити (была сохранена номенклатура Эстбери), которые были разработаны двадцатью годами позжеЛинус 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. Тейлора (1941, 1942) и Мориса Хаггинса (1943) на предложение моделей кератина, очень близких к современной α-спирали.

В 1931 году Астбери также был первым, кто предположил, что водородные связи основной цепи (т.е. водородные связи между амидными группами основной цепи ) способствуют стабилизации белковых структур . Его первоначальное понимание было с энтузиазмом воспринято несколькими исследователями, в том числе Линусом Полингом .

Работа Астбери перешла к рентгеновским исследованиям многих белков (включая миозин , эпидермин и фибрин ), и по их дифракционным картинам он смог сделать вывод, что молекулы этих веществ 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 страстью была классическая музыка, и он однажды сказал, что белковые волокна, такие как кератин в шерсти, были «избранными инструментами, на которых природа сыграла так много несравненных тем, бесчисленных вариаций и гармоний» [5].Эти две страсти сошлись, когда в 1960 году он представил рентгеновский снимок, сделанный его научным сотрудником Элвином Бейтоном, волокна кератинового белка в прядке волос, который, как говорят, был получен от Моцарта, который был одним из любимых композиторов Астбери. [6]

Но белки были не единственной биологической клетчаткой, которую изучал 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». [7] Белл и Эстбери опубликовали рентгеновское исследование ДНК в 1938 году, описав нуклеотиды как «груду пенни». [8]

Астбери и Белл сообщили, что структура ДНК повторяется каждые 2,7 нанометра и что основания лежат плоскими, сложенными друг на друга, на расстоянии 0,34 нанометра друг от друга. [9] На симпозиуме в 1938 году в Cold Spring Harbor , [10] Астбери указал, что расстояние между 0,34 нанометра была такой же , как аминокислоты в полипептидной цепи. (В настоящее время принятое значение расстояния между основаниями в B-форме ДНК составляет 0,332 нм.)

В 1946 году Астбери представил доклад на симпозиуме в Кембридже, в котором он сказал: «Биосинтез - это в высшей степени вопрос согласования молекул или частей молекул друг с другом, и одним из величайших биологических достижений нашего времени является осознание того, что, вероятно, наиболее фундаментальный все взаимодействие происходит между белками и нуклеиновыми кислотами ». Он также сказал, что расстояние между нуклеотидами и расстояние 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 быть использован , чтобы показать регулярные, упорядоченную структуру ДНК - представление , которое легла в основу поздней работе Maurice Wilkins и Розалинд Франклин , [2] , после чего структура ДНК была идентифицирована Фрэнсис Крик и Джеймс Д. Уотсонв 1953 году. Во-вторых, они проделали эту работу в то время, когда большинство ученых думали, что белки являются носителями наследственной информации, а ДНК представляет собой скучную монотонную молекулу, представляющую небольшой интерес, кроме, возможно, как структурного компонента. В 1944 году Эстбери 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 таким образом представили первое убедительное доказательство того, что ДНК может быть наследственным материалом. [11]

Эстбери охарактеризовал работу Эйвери как «одно из самых замечательных открытий нашего времени» [12], и это вдохновило его на мысль, что после Второй мировой войны он создаст новый департамент в Лидсе, который станет национальным центром. проложить путь новой науке молекулярной биологии. В письме к вице-канцлеру Университета Лидса в 1945 году он заявил, что «вся биология сейчас переходит в фазу молекулярной структуры ... Во всех отраслях биологии и во всех университетах это должно произойти, и я предлагаю, чтобы Лидсу следует проявить смелость и помочь проложить путь ». [13]

К сожалению, не все разделили его мечту. Сенат университета позволил ему создать новый факультет, но не разрешил ему использовать фразу «молекулярная биология» в названии из-за противодействия со стороны старших 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 неровным полом, из-за которого 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 Astbury 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 это «явно знаменитый B-образ, обнаруженный Розалиндой Франклин. и Р. Гослинг ». Олби имела в виду рентгеновский снимок B-формы ДНК, сделанный год спустя Розалинд Франклин и ее аспирантом Раймондом Гослингом.в Королевском колледже год спустя, которое стало известно как «Фотография 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 приветствует его как «один из самые важные фотографии 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» [14], 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 заключается в том, что она находится в тонких и сложных вариациях ее трехмерной структуры. . Он далек от того, чтобы у него отвисла челюсть и пульс учащался,открытие того, что ДНК представляет собой простую извилистую спираль, было бы разочарованием, но интересно размышлять о том, как иначе могла бы развернуться история, если бы Эстбери показал изображение Бейтона своему другу и коллеге, выдающемуся американскому химику и лауреату Нобелевской премии Лайнусу Полингу, когда он посетил Астбери в своем доме в Хедингли, Лидс, в 1952 году. Полинг в то время был главным соперником Уотсона и Крика в попытках определить структуру ДНК и отчаянно пытался получить качественное рентгеновское изображение 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 помнят как 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 Эстбери регулярно носила на лекциях и, в конце концов,хотя Ardil не стал спасением для британской текстильной промышленности, он послужил убедительной иллюстрацией убеждения Астбери в том, что мы не только можем решить структуру гигантских биомолекул, таких как белки и ДНК, с помощью рентгеновских лучей, но и что мы можем а затем намеренно манипулируем этими структурами в наших практических целях.

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 ». [15]

Личные качества и история [ править ]

Астбери был известен своей неизменной жизнерадостностью , идеализмом , воображением и энтузиазмом . Он правильно предвидел огромное влияние молекулярной биологии и передал свое видение своим ученикам, «его эйфорическое евангелизационное рвение превратило лабораторную рутину в великое приключение». [16] Энтузиазм Астбери может также объяснить периодическое отсутствие научной осторожности, наблюдаемой в его работе; Астбери могла сделать умозрительные интерпретации правдоподобными.

Эстбери был прекрасным писателем и лектором; его работы отличаются поразительной ясностью и непринужденной естественностью. Он также любил музыку, играя на фортепиано и скрипке.

Астбери познакомился с Фрэнсис Гулд, когда он служил 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.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Бернал, JD (1963). «Уильям Томас Эстбери 1898-1961» . Биографические воспоминания членов Королевского общества . 9 : 1–01. DOI : 10,1098 / rsbm.1963.0001 .
  2. ^ a b c G Ferry (2014) ДНК и разбитых снов, Nature 510 (7503), 32–33.
  3. ^ Университет Лидса, биография
  4. ^ Университет Лидса, История Центра Астбери
  5. ^ Astbury, WT (1955). «Текстильные волокна и молекулярная биология». Лекция , прочитанная на Международном конгрессе Textile, Брюссель, июнь 1955 года .
  6. ^ Astbury, WT (1960). «Основы исследования волокна: рассказ физика». Журнал текстильной промышленности . 51 : 515–525.
  7. ↑ Уэйнрайт, Мартин (23 ноября 2010 г.). «Отстраненный ученый, который вплотную подошел к открытию ДНК, наконец-то прославлен» . Хранитель . Проверено 25 апреля 2018 года .
  8. ^ Astbury, WT; Белл, Флоренс О. (1938). «Рентгенологическое исследование тимонуклеиновой кислоты». Природа . 141 (3573): 747–748. Bibcode : 1938Natur.141..747A . DOI : 10.1038 / 141747b0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4064777 .  
  9. ^ «Флоренс Белл: Другая« Темная леди ДНК »? - Британское общество истории науки (BSHS)» . www.bshs.org.uk . Проверено 25 апреля 2018 года .
  10. ^ Сесил), Олби, Роберт С. (Роберт (1994). Путь к двойной спирали: открытие ДНК . Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 9780486166599. OCLC  608936643 .
  11. Перейти ↑ Avery, OT, MacLeod, MD, and McCarty, MD (1944). «Исследования химической природы вещества, вызывающего трансформацию пневмококков: индукция трансформации фракцией дезоксирибонуклеиновой кислоты, выделенной из пневмококка III типа» . Журнал экспериментальной медицины . 79 (2): 137–158. DOI : 10,1084 / jem.79.2.137 . PMC 2135445 . PMID 19871359 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ↑ Письмо У. Т. Эстбери к Ф. Б. Хэнсону, 19 октября 1944 г. Документы Эстбери MS419 Box E.152, Специальные коллекции Университета Лидса, Библиотека Brotherton.
  13. ↑ Письмо У. Т. Эстбери вице-канцлеру Университета Лидса, 6 февраля 1945 г. Документы Астбери MS419 Вставка B.18, Специальные коллекции Университета Лидса, Библиотека Brotherton
  14. Перейти ↑ Watson, JD (1968). Двойная спираль . Вайденфельд и Николсон. п. 167.
  15. ^ Бернал, JD (1963). «Уильям Томас Эстбери, 1898–1961» . Биографические воспоминания членов Королевского общества . 9 : 1–35. DOI : 10,1098 / rsbm.1963.0001 .
  16. ^ Бейли К. (1961) "Уильям Томас Эстбери (1898–1961): Личная дань", Adv. Protein Chem., 17, x – xiv.
  • Astbury WT и Woods HJ . (1931) «Молекулярный вес белков», Nature , 127 , 663–665.
  • Astbury WT и Street A. (1931) "Рентгеновские исследования структуры волос, шерсти и родственных волокон. I. General", Trans. R. Soc. Лондон. , A230 , 75-101.
  • Astbury WT. (1933) "Некоторые проблемы рентгеновского анализа структуры шерсти животных и других белковых волокон", Пер. Faraday Soc. , 29 , 193–211.
  • Astbury WT и Woods HJ . (1934) «Рентгеновские исследования структуры волос, шерсти и родственных волокон. II. Молекулярная структура и эластические свойства кератина волос», Пер. R. Soc. Лондон. , A232 , 333–394.
  • Эстбери В. Т. и Сиссон В. А.. (1935) «Рентгеновские исследования структуры волос, шерсти и родственных волокон. III. Конфигурация молекулы кератина и ее ориентация в биологической клетке», Proc. R. Soc. Лондон. , A150 , 533–551.
  • Neurath H. (1940) "Внутримолекулярное сворачивание полипептидных цепей в зависимости от структуры белка", J. Phys. Chem. , 44 , 296–305.
  • Тейлор Х.С. (1942) "Большие молекулы через атомные очки", Proc. Являюсь. Филос. Soc. , 85 , 1–12.
  • Huggins M. (1943) «Структура волокнистых белков», Chem. Rev. , 32 , 195–218.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Олби, Роберт (1970). «Эстбери, Уильям Томас». Словарь научной биографии . 1 . Нью-Йорк: Сыновья Чарльза Скрибнера. С. 319–320. ISBN 978-0-684-10114-9.
  • Холл, Керстен Т (2014). Человек в плаще обезьяны: Уильям Эстбери и забытая дорога к двойной спирали . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-870459-1.

Внешние ссылки [ править ]

  • Центр структурной биологии Astbury
  • Ключевые участники: Уильям Т. Эстбери - Линус Полинг и гонка за ДНК: документальная история
  • «Что такое двойная спиральная структура ДНК и кем был Уильям Эстбери?»
  • «Уильям Эстбери делал фото 51 до Розалинды Франклин?»
  • «Рентгеновская камера Astbury» - открытая лекция, 24 января 2017 г., Университет Лидса
  • 'Флоренс Белл - другая Темная леди ДНК'
  • «Уильям Эстбери - забытый герой открытия ДНК» - «Хранитель» 17 сентября 2015 г.
  • «Рентгеновский провидец, исчезнувший из поля зрения» - Oxford Today, 13 марта 2015 г.
  • «Ватсон и Крик забрали всю славу, но есть забытый герой двойной спирали» 3 июля 2014 г.