Howard Dalton | |
---|---|
Datum narození | 8. února 1944 [1] |
Místo narození |
|
Datum úmrtí | 12. ledna 2008 [2] (ve věku 63 let) |
Země | |
Místo výkonu práce | |
Alma mater | |
vědecký poradce | John Postgate [d] |
Ocenění a ceny | člen Královské společnosti v Londýně Leeuwenhoek přednáška [d] ( 2000 ) Medaile Leeuwenhoeka |
Howard Dalton (1944-2008), britský biochemik a mikrobiolog.
Howard Dalton se narodil v New Malden, Surrey , 8. února 1944; syn Leslie Alfred Dalton, řidič kamionu, a Florence Gertrude Dalton (rozená Evans). Vystudoval střední školu Rains Park.
Promoval na University of Sussex s titulem Ph.D za obhajobu své práce v laboratoři fixace dusíku [4] .
Po obhajobě doktorské práce odjel na krátké období do Spojených států , aby si vybudoval vědeckou kariéru na University of Warwick.
Svůj život zasvětil studiu procesu oxidace metanu bakteriemi, přičemž tento relativně inertní plyn používal jako jediný zdroj uhlíku a energie. Howard objevil dva zcela nové vícesložkové enzymy monooxygenázy odpovědné za počáteční oxidaci metanu na metanol. Poté pokračoval ve studiu jejich funkcí, mechanismů, regulace a struktur. Velká specifičnost jejich substrátu vedla k jeho zájmu o využití těchto a příbuzných enzymů pro biokatalýzu, biologické přeměny a bioremediaci.
Během svého působení na University of Warwick byl také hlavním vědeckým poradcem vlády Spojeného království na ministerstvu pro životní prostředí a záležitosti venkova (Defra).
Byl také aktivistou v protestním hnutí proti válce ve Vietnamu.
Howard si uvědomil, že EPR spektroskopické techniky by měly velkou hodnotu při studiu metaloproteinů, a tak se v roce 1970 vrátil na University of Sussex, aby spolupracoval s Dr. Bobem Brayem na katedře chemie na dvou enzymech obsahujících molybden, nitrátreduktáze z houby Aspergillus. nidulans a xanthindehydrogenáza z Veillonella alcalescens. Použil EPR ke studiu chemického prostředí jejich molybdenových kofaktorů, stejně jako jejich flavinů a center železa a síry, čímž poskytl vhled do mechanismu působení enzymu a sdílení elektronů mezi kofaktory v enzymu.
V říjnu 1971 se Howard oženil s Kirou Rostislavovnou de Armitt Rožděstvenskou, dcerou Rostislava Sergejeviče Rožděstvenského, univerzitního profesora.
Na počátku sedmdesátých let otevřel Derek Burke katedru biologických věd na University of Warwick a jmenoval Rogera Wittenburyho předsedou katedry, aby se v roce 1972 stal zakladatelem mikrobiologie. O rok později byl Howard v roce 1973 jmenován přednášejícím, aby si rozšířil znalosti o mikrobiální biochemii a fyziologii, a poté se s manželkou Kirou přestěhovali do vesnice Radford Semele poblíž Leamington Spa. To vedlo k jeho dlouhému a velmi úspěšnému působení na University of Warwick, během něhož mu jeho výzkum zajistil zaslouženou mezinárodní reputaci, úspěšnou publikační kariéru čítající více než 200 prací a dokonce objevování zcela nových oblastí výzkumu v mikrobiologie jednouhlíkových sloučenin (C1).
V průběhu 80. a 90. let Howard postupně vybudoval a vedl Mikrobiologickou výzkumnou skupinu na katedře biologických věd ve Warwicku, až se stala jednou z největších svého druhu ve Spojeném království, pokrývající interdisciplinární výzkum v mikrobiologii, často s aplikovaným zaměřením. . Po odchodu Rogera Wittenburyho do důchodu se Howard v roce 1999 stal předsedou katedry biologických věd a byl zde efektivním a oblíbeným vůdcem, dokud nebyl v roce 2002 přeložen do Defrau.
Od března 2002 do září 2007 Howard sloužil jako hlavní vědecký poradce ve společnosti Defra. Byl prvním hlavním vědeckým poradcem oddělení, jmenovaným sirem Davidem Kingem FRS, který byl v té době hlavním vědeckým poradcem premiéra. Během příštích pěti let Howard zlepšila využití vědy Defra s cílem naučit své zaměstnance, jak činit přísná rozhodnutí na základě spolehlivých vědeckých důkazů. Howard předsedal vědeckému poradnímu panelu při vytváření pohotovostního plánu Spojeného království pro boj s virem ptačí chřipky a byl nápomocný při nastolení problému změny klimatu jako hlavní hrozby a přednášel o tomto a dalších tématech, jako jsou biopaliva a geneticky modifikované plodiny na mnoha národních a mezinárodní setkání.
Tenis byl jeho velkou vášní a byl členem Leamington Real Tennis Club, kde držel titul na mnoha turnajích. Právě na jednom z nich, hrajícím přátelský turnaj ve čtyřhře, náhle omdlel a zemřel. Stalo se tak 12. ledna 2008.
Howardova výzkumná kariéra začala doktorátem na Univerzitě v Sussexu pod vedením Prof. Johna Postgate (R.S. 1977) na továrně na fixaci dusíku. Studoval fixaci dusíku v aerobních půdních azotobakteriích. Tato disertační práce byla obhájena v roce 1968. Při bakteriální fixaci dusíku se atmosférický dusík redukuje na amoniak v reakci katalyzované dusíkatým komplexem, který se skládá ze dvou proteinů obsahujících kovy, jako je železo a molybden. Vysoká citlivost tohoto enzymu na kyslík tvořila základ hlavní otázky Daltonovy doktorské disertační práce: Jak funguje dusíkatá citlivá na kyslík u bakterií ve vysoce aerobním prostředí? Jeho rozsáhlý, nápaditý výzkum jasně ukázal, že tento problém lze vysvětlit dvěma mechanismy: zaprvé, respirační ochranou, při níž se dýchání používá ke snížení kyslíku na bezpečnou úroveň, a zadruhé konformační ochranou, při které dochází ke změnám v konformaci těla. enzym chrání místa citlivá na kyslík [5] .
V roce 1968 se Dalton přestěhoval na dva roky do USA, aby spolupracoval s profesorem Lanem Mortensenem z Purdue University v Indianě na studiu biochemie dusíkaté látky v anaerobní bakterii Clostridium. Tato práce rozšířila jeho znalosti o čištění proteinů, spektrofotometrické analýze a elektronové paramagnetické rezonanční (EPR) spektroskopii kovových enzymů v komplexních multiproteinových systémech. Tyto studie přispěly k rozvoji jeho následné práce o oxidaci metanu.
Methylotrofy jsou mikroby, které mohou růst na sloučeninách s redukovaným uhlíkem obsahujícím jeden nebo více atomů uhlíku, ale žádné vazby uhlík-uhlík; příklady takových látek jsou methan, methanol, methylamin a trimethylamin [6] . Konečným produktem veškeré anaerobní mikrobiální degradace organického materiálu je metan. Část se dostává do atmosféry, kde je silným skleníkovým plynem. Metanotrofy jsou hlavní skupinou methylotrofů, které jsou schopny využívat metan, a proto hrají důležitou roli v uhlíkovém cyklu tím, že snižují množství metanu uvolňovaného do atmosféry. Staly se důležitými, protože je lze použít v procesech biotransformace a bioremediace. Metanotrofy se dělí na typ I a typ II [7] . Toto rozdělení bylo původně založeno na jejich vnitřních membránových systémech, ale metanotrofní kmeny se také liší ve vzorcích asimilace uhlíku, genetických systémech, fylogenezi atd.
Howard sestavil velký výzkumný tým na University of Warwick a řídil práci na extrémně složitém procesu, kterým je metan oxidován na metanol mythelotrofy. To je první nezbytný krok pro následnou produkci energie a asimilaci uhlíku do nových buněk. Veškerá energie použitá pro růst metanotrofů pochází z oxidace metanu na oxid uhličitý:
CH 4 → CH 3 OH → HCHO → HCOOH → CO 2 .
V roce 1973 nebyla první etapa tohoto procesu prakticky studována. Dalton se rozhodl zahájit svou studii pomocí dat získaných z práce na vícesložkových enzymových systémech obsahujících kovy, které získal během studia dusíkaté látky a příbuzných enzymů. Úspěšně dosáhl svého cíle spolu s výzkumnými studenty a profesory, zejména Johnem Colbym a Davidem Sterlingem. Společná práce mnoha laboratoří využívajících různé metanotrofy vedla ke společnému závěru: první stupeň oxidace metanu je katalyzován smíšeným monooxygenázovým systémem. To se nyní nazývá methanmonooxygenáza (MMO); je to ona, kdo hydroxyluje methan na methanol pomocí molekulárního kyslíku a redukčního činidla (AH 2 ):
CH 4 + AH 2 + O 2 → CH 3 OH + H 2 O + A.
Předpokládalo se, že redukční činidlo je běžné metabolické redukční činidlo, NADH nebo NADPH, ale v těchto výsledcích v dřívějších studiích, často zahrnujících použití různých bakterií, membránových přípravků a enzymových testů, existoval značný zmatek a nesouhlas. Explicitní analytické systémy by zahrnovaly spektrofotometrické měření vymizení NADH nebo spotřeby kyslíku závislé na metanu a NADH. Většina bezbuněčných přípravků však využívá membránové frakce obsahující NADH oxidázu, která také spotřebovává NADH a kyslík, a také methanolový produkt může být dále metabolizován.
Daltonův základní první krok při řešení problému byl vývoj spolehlivých, jednoznačných systémů analýzy; Systémy, které vytvořil, se používají dodnes. Nepoužívají zjevný substrát (methan), ale jsou založeny na použití alternativních alkanů, jejichž oxidace pomocí MMO závisela na jeho extrémně široké substrátové specifičnosti [8] . Mezi tyto metody patří oxidace brommethanu, jehož vymizení lze měřit plynovou kapalinovou chromatografií (GLC), a oxidace ethylenu nebo propylenu, produkty epoxidové pryskyřice se také měří pomocí GLC.
Aplikace těchto metod vedla k definitivní charakterizaci MMO pomocí enzymu purifikovaného z rozpustných extraktů metanotrofa typu I Methylococcus capsulatus kmene Bata. Původně ho izoloval Roger Wittenbury od horkých pramenů římských lázní v Bath. Následně byl tento rozpustný MMO (sMMO) přítomen v několika metanotrofech. Výzkum ukázal, že katalyzuje hydroxylaci metanu na methanol, přičemž redukčním činidlem je NAD(P)H. Skládá se ze tří složek a stejně jako dusitanáza obsahuje ionty kovů. Rozklad tohoto enzymu na proteiny, z nichž se skládá, byl významný úspěch, protože pouze jedna ze složek mohla být analyzována nezávisle na ostatních dvou. Tato C složka je nyní známá jako reduktáza, flavoprotein obsahující FAD a centrum sulfidu železa, které se nachází ve špenátovém ferredoxinu a putidaredoxinu. Složka A je hydroxyláza a obsahuje nehemoglobinové železo. Vazebná proteinová složka B je malý, bezbarvý protein.
Složka C přenáší elektrony z donoru NADH na hydroxylázu, která katalyzuje metanový substrát pomocí molekulárního kyslíku. Přibližně ve stejné době byli John Higgs a jeho kolegové schopni pracovat na částečném čištění třísložkového MMO [9] z membrán metanotrofu typu II, methylosinus trichosporium. Donorem elektronů v surových preparátech byl NADH, ale u purifikovaných preparátů bylo nutné použít askorbát nebo cytochrom složky C. Výsledný enzym je poměrně nestabilní, v důsledku čehož některé výsledky nejsou vždy snadno reprodukovatelné. Zdálo se tedy, že by mohly existovat dva různé typy MMO, nebo že oba typy metanotrofů by mohly mít jednu membránovou MMO s podmínkou, že by se mohl snadněji uvolnit ze svého spojení s membránami za vzniku sMMO.
Tento zmatek nakonec vyřešila Daltonova skupina ve studii využívající pěstování kmene bakterií. Bylo prokázáno, že v Methylococcus capsulatus v sMMO jsou dva zcela odlišné enzymy, stejně jako membránové (nebo částečné) MMO (pMMO). Typ produkovaného enzymu závisí na přítomnosti mědi: pMMO se tvoří, když je poměr měď:biomasa vysoký, zatímco sMMO se tvoří, když je poměr měď:biomasa nízký [10] . Ve skupině bakteriální kultury mohou být produkovány oba MMO, protože poměr měď:biomasa nemůže být tak kontrolován nebo definován (studie role mědi v metanotrofech [11] .).
Následně Daltonova skupina vyvinula reprodukovatelné solubilizační a purifikační metody a ukázala, že enzym pMMO spojený s membránou má také tři složky a také, že dva typy MMO jsou přítomny v jiných metanotrofech bez ohledu na typ membrány. Některé metanotrofy syntetizují pouze jeden typ MMO, v takovém případě je nejčastěji produkován membránový enzym. Je pozoruhodné, že tyto dvě rodiny MMO nemají žádnou detekovatelnou podobnost v aminokyselinové sekvenci nebo trojrozměrné struktuře.
Charakteristickým rysem MMO, pravděpodobně souvisejícím s jejich normálním malým nefunkcionalizovaným metanovým substrátem, je jejich extrémně široká substrátová specifita. Takže sMMO má širší škálu substrátů než pMMO. Substráty pro sMMO zahrnují H-alkany, H-alkeny, chlormethan, brommethan, trichlormethan, nitromethan, methanol, oxid uhelnatý, dimethylether, benzen, styren a pyridin [12] . Tento enzym je schopen oxidovat amoniak, jehož struktura je zjevně podobná jako u metanu.
Pokud se použijí celé buňky, musí být kromě potenciálního substrátu poskytnuto také redukční činidlo (např. methanol nebo mravenčan). V některých případech se oxidace potenciálního substrátu nazývá kooxidace.
Dalton ukázal, že protože metanotrofy mohou spoluoxidovat řadu uhlovodíků a chlorovaných znečišťujících látek, jsou biotechnologicky zajímavé daleko za jejich schopností oxidovat metan na metanol [13] . Důležitými příklady jsou průmyslová výroba methanolu z metanu, kooxidace propenu na epoxypropan, bioremediace chlorovaných uhlovodíků a příprava cenných rekombinantních proteinů za použití metanu jako výchozího materiálu.
Howardův zájem o biotransformaci a její znalosti ho přivedly k tomu, že se stal konzultantem společnosti Celanese v New Jersey a později se stal členem vědeckého poradního sboru společnosti Celgene zabývající se spinovou biotechnologií, kde pokračoval ve studiu chemických a průmyslových aspektů mikrobiologie.
Široká substrátová specifičnost methanmonooxygenáz umožnila jejich použití jako katalyzátorů pro složité chemické reakce, které by mohly vést k výrobě užitečných materiálů. Přestože dřívější práce Howarda Daltona ve Warwicku byla z velké části založena na metanmonooxygenázách, po roce 1986 se začal více zabývat jinými typy oxidoreduktáz. Jeho hlavním kolegou v tomto výzkumu byl Derek Boyd z Queen's University Belfast. Jejich plodná spolupráce v oblasti chemické mikrobiologie trvala 20 let. Jejich práce tak získala společná ocenění od Britských výzkumných rad, programů Evropské unie a průmyslu, které financovaly všechny projekty chemické katalytické syntézy ve Warwicku a Belfastu.
Howard Dalton a Derek Boyd publikovali 42 společných publikací a vytvořili 3 patenty.
Na začátku své spolupráce v roce 1986 se rozhodli, že s rostoucí poptávkou po chirálních synthonech v akademické i průmyslové oblasti by důležité cíle jejich výzkumu měly zahrnovat:
Většina biotransformací byla provedena a analyzována na University of Warwick, poté byly transportovány na univerzitu v Belfastu k chemické analýze.
Howardův další výzkum methanmonooxygenázy byl vyvinut ve spolupráci s dalšími vědci.
Po purifikaci a charakterizaci dvou hlavních typů methanmonooxygenázy byla hlavním problémem molekulární biologie jejich syntézy a regulace. Tento aspekt byl zvažován a vyvinut v Howardově oddělení Colinem Murrellem [14] . Dalším důležitým úkolem bylo vysvětlit jejich mechanismy a trojrozměrné struktury.
Strukturu rozpustného enzymu určila především skupina vědce Lipparda [15] .
V roce 1983 School of Biosciences stanovila stupeň mikrobiologie a mikrobiální technologie a Howard spolu se svým bývalým postgraduálním studentem Colinem Murrellem, který se na katedru vrátil ve stejném roce jako člen fakulty, se podíleli na vývoji tohoto inovativního kurzu. prvního rodu svého druhu ve Spojeném království. Jeho obliba během následujících 10 let rostla a připravila novou generaci mikrobiologů, kteří byli dobře obeznámeni s využitím mikrobů (zejména metanotrofů) v oblasti biotechnologií.
V roce 1980 uspořádal Rod Quayle a jeho kolegové sympozium v Sheffieldu, kde Howard editoval své vědecké práce [16] . O 12 let později byl spolu se svými kolegy z katedry zodpovědný za sedmé sympozium konané na University of Warwick [17] . Howard výrazně změnil organizaci těchto sympozií svými přímými vědeckými příspěvky k nim.
Dalton zastával na univerzitě řadu funkcí, zabýval se jak akademickými problémy, tak dalšími oblastmi univerzitního života. Vedl přes 100 absolventů a doktorandů. Howard byl také učitel, oblíbený zejména u bakalářů, a jeho vtipný styl inspiroval mnoho studentů ke studiu mikrobiologie a po absolutoriu se věnoval kariéře v tomto oboru.
Dalton sponzoroval svůj vlastní vesnický mládežnický fotbalový tým.
Howard získal osobní předsednictví ve Warwicku v roce 1983.
V roce 1993 byl Howard zvolen členem Královské společnosti a v roce 2000 mu byla udělena Leeuwenhoekova medaile a přednáška, která byla vytvořena k ocenění vynikajících vědců v oblasti mikrobiologie; jeho přednáška nesla název „Přirozená a nepřirozená historie bakterií oxidujících metan“. V letech 2007 až 2008 byl prezidentem Marine Biological Association a v letech 1997 až 2000 prezidentem Společnosti pro obecnou mikrobiologii. V roce 2007 byl jmenován rytířem bakalářem za své zásluhy o vědu.
Jeho kolegyně z oddělení Defra, Helen Ghosh, vytvořila nové ocenění pro sportovní den, Howard Dalton Trophy.
V roce 2010 Defra také hostila inaugurační akci výroční přednášky Howarda Daltona.
Také díky kontaktu s vysoce postavenými lidmi v Británii a Americe se Howardovi podařilo získat velké dary na dokončení projektu výstavby lékařského centra v Yappinu; v současnosti nese jméno kliniky Howarda Daltona a je podporována štědrými dary.
Rada Společnosti pro obecnou mikrobiologii se navíc rozhodla přejmenovat soutěž Mladý mikrobiolog roku na počest sira Howarda, jehož cenou je nyní cena Sira Howarda Daltona a nominální stipendium.
Howard byl ženatý s Kirou Rostislavovnou de Armitt Rožděstvenskou, dcerou Rostislava Sergejeviče Rožděstvenského, univerzitního profesora. V manželství měli dvě děti: Amber a Jed.
Po manželově smrti Kirado přes léto stále žije v Workshire a zbytek času tráví prací na farmě afrických ústřic v Gambii. Dcera Amber žije v Peckhamu se svým manželem a dvěma dětmi Huxley Howardem a Ines; pracuje jako redaktorka časopisu a kritička jídla a organizuje akce spojené s ochutnávkami jídel a vín. Syn Jed žije v Asheru se svou ženou a jejich dětmi Rosie, Henry a Aja; řídí společnost poskytující softwarové poradenství energetickým společnostem. Ve volném čase také rád hraje tenis na Hampton Court.
Howard byl dobrý vědec, praktický, sebevědomý, otevřený a vtipný, inspirující kolegové, kteří se vědě častěji vysmívali.
Jako živý a společenský jedinec se rád ponořil do americké kultury a často pro své spolupracovníky pořádal přátelská setkání, jako jsou večírky Super Bowl.
V 80. letech byl „první celebritou“ na setkání Biosciences ve Warwicku na týdenních setkáních v místních hospodách.
Občas si rád zahrál „poker night“ s některými kolegy.
Howard se zajímal o japonské zahrady a dokonce vytvořil dvě takové zahrady pro University of Warwick.
Byl fanouškem fotbalového klubu Tottenham Hotspur (Spurs). Byl také členem biovědního fotbalového týmu. V 70. letech se Howard vyznamenal tím, že hrál za tým Biohazard v přátelském utkání proti Saúdské Arábii.
Také miloval country kriket.
Skutečný tenis byl velkou vášní a byl členem Leamington Real Tennis Club, kde byl první na mnoha turnajích.
Tematické stránky | ||||
---|---|---|---|---|
Slovníky a encyklopedie | ||||
|