Moore, Stanford

Stanford Moore
Angličtina  Stanford Moore
Datum narození 4. září 1913( 1913-09-04 )
Místo narození Chicago , Illinois , USA
Datum úmrtí 23. srpna 1982 (ve věku 68 let)( 1982-08-23 )
Místo smrti New York , USA
Země  USA
Vědecká sféra biochemie
Místo výkonu práce rockefellerova univerzita
Alma mater Vanderbilt University , University of Wisconsin-Madison
vědecký poradce Carl Paul Link
Známý jako výzkumník ribonukleázy
Ocenění a ceny
Nobelova cena - 1972 Nobelova cena za chemii (1972)

Stanford Moore ( 4.  září 1913 , Chicago –  23. srpna 1982 , New York ) byl americký biochemik.

Prováděl výzkum v oblasti proteinové chemie (spolu s W. G. Steinem ). Aplikovaná iontoměničová chromatografie k analýze proteinů; navrhl analyzátor aminokyselin. V roce 1960 byla stanovena primární struktura enzymu pankreatické ribonukleázy . Laureát Nobelovy ceny za chemii ( 1972 ) spolu s Christianem Anfinsenem a Williamem Steinem za jejich zásadní příspěvky k chemii enzymů.

Člen americké Národní akademie věd (1960) [1] a Americké akademie věd a umění .

Mládež a vzdělávání

Stanford Moore se narodil v Chicagu , Illinois , když jeho otec, John Howard Moore, byl studentem práv na University of Chicago (JD 1917). Maminka (rozená Ruth Fowlerová) vystudovala Stanfordskou univerzitu . Jeho rodiče se setkali na Stanfordu a vzali se v roce 1907. Říkají, že právě na památku místa setkání dali rodiče svému synovi takové jméno.

Stanford začal studovat ve 4 letech na střední škole ve městě Winnetka v Illinois . Rodina se brzy přestěhovala do Nashvillu, Tennessee , kde byl jeho otci nabídnut profesuru na Právnické fakultě Vanderbilt University, kde pracoval až do svého odchodu do důchodu v roce 1949. John Howard Moore zemřel v roce 1966 ve věku 85 let.

V Nashvillu se Moore stal studentem Peabody School na George Peabody Teachers College. Celých 7 let školní docházky byl výborným žákem. Od samého začátku studií se Stanford zajímal o angličtinu a přírodní vědy, ale později měl to štěstí, že potkal učitele R. O. Beauchampa, který v něm probudil zájem o chemii. Stanford Moore při vstupu na Vanderbiltovu univerzitu v roce 1931 váhal mezi leteckým inženýrstvím a chemií. Ale velký vliv na Moorovu budoucnost měl Arthur William Ingersoll, který rozvinul svůj zájem o organickou chemii a molekulární strukturu látek. Jako výsledek, Stanford si vybral chemii jako jeho hlavní obor, promoval summa cum laude z Vanderbilt University v roce 1935 s bakalářským titulem umění a obdržel Founder Medal jako nejvýznačnější student.

Na podzim roku 1935 získal Moore stipendium Wisconsin Alumni Research Foundation, které mu umožnilo pokračovat ve studiu na University of Wisconsin. Stanford prováděl výzkum pod vedením profesora Carla Paula Linka, který nedávno v Evropě spolupracoval s Fritzem Preglem na mikroanalytických metodách určování atomové struktury organických sloučenin.

V roce 1938 získal Moore doktorát za disertační práci charakterizující sacharidy a deriváty benzimidazolu . V něm se ukázalo, že produkty této reakce, několik benzimidazolů, lze snadno izolovat jako stabilní krystalické látky, které umožní identifikaci různých monosacharidů .

Raná kariéra, válečná léta

Po dokončení disertační práce Stanforda Moora v roce 1939 bylo jasné, že jeho budoucnost bude v biochemii . Moore se připojil k Bergmannově vědecké skupině, kde se podílel na práci na jednom z hlavních úkolů laboratoře – strukturní chemii proteinů . Zvláště zajímavý byl vývoj metod pro gravimetrické hodnocení aminokyselinového složení proteinů pomocí selektivních precipitantů. Tento přístup dostal nový impuls o dva roky dříve, když William Stein začal pracovat v laboratoři a ukázal, že aromatické sulfonové kyseliny mají vlastnosti vhodné pro tento účel.

Stein a Moore soustředili své počáteční úsilí na dvě činidla na bázi kyseliny sulfonové – kyselinu 5-nitronaftalen-2-sulfonovou pro glycin a kyselinu 2-bromtoluen-5-sulfonovou pro leucin  – a ukázali, že dobrých výsledků lze dosáhnout s produkty hydrolýzy ovalbuminu a fibroinem. hedvábí. [2] Práce byly v plném proudu, ale když byla země koncem roku 1941 ve válce , studium bylo zastaveno.

S vypuknutím války byla v Bergmannově laboratoři provedena speciální studie pro Úřad pro vědecký výzkum a vývoj (UNIR). Jejich posláním bylo studovat fyziologické účinky puchýřujícího válečného plynu ( yperit , dusíkatý yperit ) na molekulární úrovni s nadějí na vývoj léků, které by bylo možné použít k překonání účinků těchto sloučenin na lidské tělo. Důvodem pro práci bylo, že účinná ochranná opatření k zabránění účinkům těchto toxických sloučenin, stejně jako schopnost vrátit úder ze strany Spojených států a jejich spojenců, by odrazovaly od používání chemických bojových látek.

Zatímco Stein pracoval s Bergmannem a jeho kolegy na výzkumu v New Yorku, Moore se v roce 1942 zapsal do administrativní práce ve Výboru pro národní obranný výzkum Úřadu pro vědecký výzkum a vývoj (UNIR), kde řídil práci univerzit a průmyslu na studium biologických účinků bojových chemických látek. Jeho základna byla ve Washingtonu, ale volně cestoval do Dumbarton Oaks , kde měl svou kancelář Výbor pro výzkum národní obrany. Později (v roce 1944) byl Moore jmenován do personálu oddělení pro koordinaci nového rozvoje chemické služby, které řídil William A. Noyes, Jr. Výsledky práce služby byly publikovány v knize, která vyšla po válce, přispěl do ní i Stan, který napsal článek (spoluautor s V. R. Kernerem) [3] o psychologických mechanismech expozice chemikáliím. Když válka skončila, Moore sloužil na Havajských ostrovech v pobočce operačního výzkumu a vývoje ozbrojených sil.

Výzkum aminokyselin

Po skončení války nabídl Herbert Gasser , ředitel Rockefellerova institutu , Williamu Steinovi a Stanu Moorovi místo v Bergmannově bývalém oddělení, což jim umožnilo pokračovat v analýze aminokyselin, kterou započali před válkou. Vědci obnovili spolupráci v roce 1945, počínaje studiem rozdělovací chromatografie jako metody pro stanovení aminokyselinové sekvence v proteinech.

Použití kolonové chromatografie

Moore a Stein si jako svůj „výchozí bod“ vybrali sloupcovou chromatografii a potřebovali vhodný mikrotest pro aminokyseliny v rozpouštědle na koloně. Za tímto účelem William a Stan studovali reakci ninhydrinu [4]  , barevného činidla známého od jeho objevu v roce 1911 a interagujícího se všemi aminokyselinami. Zjistili, že redukovatelnou sraženinu produktu lze získat, když se reakce provádí v přítomnosti redukčního činidla, původně chloridu cínatého.

Aby bylo možné sledovat změny v separaci produkované ve škrobové koloně , bylo rozpouštědlo obsaženo v malých frakcích o stejném objemu; byly ošetřeny ninhydrinem za redukčních podmínek a výsledné barevné látky byly měřeny spektrofotometricky . Koncentrace barevných látek v každé frakci byly indikovány proti číslu frakce, aby se získaly tzv. křivky koncentrátu filtrátu. Prostor pod každým vrcholem takových křivek ukazoval počet aminokyselin ve vzorku.

Sběratel frakcí

Zpočátku byly frakce sbírány ručně, ale poměrně rychle byl vyvinut a zkonstruován nástroj, ve kterém každá kapka filtrátu z kolony změnila úhel lomu světelného paprsku osvětlujícího fotobuňku, čímž ovlivnila zapisovač. Kapky byly shromážděny ve spektrofotometrických zkumavkách. Když byl nasbírán určitý počet kapek, gramofon automaticky nahradil novou trubici. Přestože tento přístroj nebyl prvním sběračem frakcí, stal se prototypem komerčních přístrojů, které se brzy objevily v laboratořích po celém světě. Díky těmto změnám bylo možné zdokonalit samotné chromatografické procesy. Původní sběrač frakcí, který navrhli, je dodnes v muzeu Caspary Hall ve výborném provozním stavu.

Metody popsané v roce 1949 vyžadovaly tři přístupy ke stanovení všech aminokyselin v proteinovém hydrolyzátu. Wilman a Stan popsali aplikaci metody ke stanovení složení beta-laktoglobulinu a sérového albuminu. [5] Experiment ve třech cyklech vyžadoval méně než 5 mg bílkovin, což se standardní chybou menší než 5 procent představovalo na tu dobu významný úspěch. Wilman a Stan si uvědomili obrovskou roli, kterou by tato metodika mohla hrát v biochemii, a strávili spoustu času podrobným popisem všech kroků nezbytných pro úspěšnou aplikaci metod, které vyvinuli v jiných laboratořích.

Přestože se škrobové sloupce staly skutečnou senzací v chemii proteinů, mají určitá omezení. Za prvé je to pomalý průtok látky v kolonách (pro jednu kompletní analýzu proteinového hydrolyzátu byly zapotřebí dva týdny). Navíc pro každý testovací přístup musela být připravena nová kolona a proces štěpení byl vysoce závislý na přítomnosti solí ve vzorku.

Použití iontoměničové chromatografie

Kvůli existujícím nedostatkům metod kolonové chromatografie se Wilman a Stan rozhodli obrátit se na iontoměničovou chromatografii [6] , která jako alternativu používala polystyrenovou pryskyřici . Vědcům se rychle podařilo efektivně oddělit všechny aminokyseliny v proteinovém hydrolyzátu pouze v jednom běhu elucí s citrátem sodným a acetátovými pufry při zvyšujícím se pH a koncentracích při různých teplotách, ale bylo také nutné standardizovat vzhled kolon. Nakonec byly všechny potíže překonány a objevily se reprodukovatelné pryskyřice. Úspěšný vývoj metodiky iontové výměny umožnil nejen výrazně zkrátit čas strávený analýzou, ale také provést spolehlivou analýzu aminokyselin obsažených ve fyziologických tekutinách: moči [7] , plazmě a tkáňových extraktech bez bílkovin. . Použité metody přinesly významné výsledky při objevování a hodnocení nových složek těchto kapalin.

Současně byl rozvíjen potenciál iontově výměnné chromatografie k separaci peptidů a proteinů . Brzy se zjistilo, že určité stabilní proteiny – hovězí pankreatická ribonukleáza a chymotrypsinogen, stejně jako lysozym slepičího bílku – byly účinně chromatografovány na IRC-50, pryskyřici na bázi polymethakrylových kyselin . Eluce těchto proteinů z výměníku probíhala se změnou pH a iontové síly, plně v souladu s provedenými předpoklady. Později byl histon úspěšně frakcionován z telecího brzlíku.

Strukturální analýza proteinů

Pro analýzu si Moore a Stein vybrali malý enzym, ribonukleázu [8] , který již dříve studovali, přičemž diskutovali o tom, zda znalost jeho struktury umožní porozumět také jeho enzymatické aktivitě. Tato práce probíhala paralelně s Christianem Anfinsenem a jeho kolegy, ale přístupy obou laboratoří byly odlišné a ve vědecké oblasti působily spíše jako spojenci než jako rivalové.

Výzkum struktury ribonukleázy začal se vzorkem oxidovaného proteinu, který byl selektivně hydrolyzován enzymem štěpícím protein trypsinem . Výsledná peptidová sloučenina byla separována iontoměničovou sloupcovou chromatografií v podstatě stejným způsobem, jakým byly dříve štěpeny aminokyseliny. Struktura těchto peptidů ukázala, že byla stanovena celá aminokyselinová sekvence ribonukleázy (124 aminokyselinových zbytků). K určení povahy těchto peptidů byl potom oxidovaný enzym hydrolyzován chymotrypsinem – proteolytickým enzymem v jiné formě než trypsin – za vzniku druhého páru peptidů, které byly také rozděleny pomocí sulfonátového polystyrenu . Díky dobře známým selektivním vlastnostem trypsinu a chymotrypsinu, široce studovaným před lety Bergmanem a jeho kolegy, bylo stanoveno pořadí uspořádání trypsinových peptidů v polypeptidovém řetězci. Potvrzení bylo získáno z jiné šarže peptidů izolovaných z hydrolyzátu pepsi.

Automatická analýza aminokyselin

Jak práce postupovala, bylo zřejmé, že rozvoj výzkumu byl brzděn omezenou úrovní, na které byly aminokyseliny analyzovány. S metodami, které se tehdy používaly, samotný experiment vyžadoval téměř tři dny a několik stovek spektrofotometrických měření. V roce 1956 tedy začala práce na vytvoření automatické analýzy aminokyselin. Začalo to až po komplexním vylepšení používaných nástrojů, takže samotná metoda byla v roce 1958 publikována. S pryskyřicemi, které byly tehdy k dispozici, se doba analýzy zkrátila na 24 hodin a přijatelná citlivost dosáhla 0,5 mikromolu. Následný vývoj zkrátil dobu analýzy v průměru o hodinu a zvýšil citlivost o dva řády. Význam znalostí chemie proteinů objevených Moorem a Steinem nelze přeceňovat.

Původní automatický analyzátor aminokyselin [9] , popsaný v roce 1958, je stále v provozuschopném stavu, stále stojí ve stejné laboratoři Rockefellerovy univerzity, ve které byl sestaven.

Kompletní kovalentní struktura ribonukleázy byla publikována v roce 1963, první taková studie enzymu. Poté bylo rozhodnuto zkoumat inhibici ribonukleázové aktivity jodoacetátem. V sérii studií, ve kterých byla změna odezvy při různých hodnotách pH doprovázena analýzou aminokyselin, bylo prokázáno, že inhibice aktivity při pH 5 je výsledkem karboxymethylace buď na dusíku-1 histidinu-119. nebo na dusíku-3 histidinu-12, ale ne na obou stranách stejné molekuly ribonukleázy. Byla zjištěna inhibice aktivity při nižším pH v důsledku reakcí s methioninem ; při vyšším pH - reakcí s lysinem-41. V tomto případě by se dalo předpokládat, že histidin-12 a -119 se k sobě přibližují na aktivní straně ribonukleázy. Tento předpoklad, který se ukázal jako klíčový pro následné studie ribonukleázy, byl dále potvrzen v dalších laboratořích pomocí rentgenové analýzy. Díky tomu bylo možné interpretovat kinetická studia a pracovat na nukleární magnetické rezonanci , což vedlo k podrobnému vysvětlení mechanismu působení enzymu.

Práce o ribonukleáze se dočkala všeobecného uznání v podobě udělení Nobelovy ceny za chemii v roce 1972 Moorovi, Steinovi a Anfinsenovi. Poté se laboratoř Moore-Stein rozšířila a začaly se v ní provádět další výzkumné práce: stanovení aminokyselinové sekvence pankreatické deoxyribonukleázy, studium reakce kyanátových iontů při interakci s proteiny; strukturální studie s použitím pepsinu; mechanismus účinku a struktura streptokokové proteinázy; studie sekvence a aktivní strany T1 ribonukleázy; izolace 2',3'-cyklického nukleotidu, 3-fosfohydrolázy a jejího inhibitoru; studie o inhibitorech ribonukleázy a mnoho studií o modifikacích pankreatické ribonukleázy.

Spolupráce mezi Moorem a Steinem pokračovala na Rockefellerově univerzitě i poté, co Willman Stein v roce 1969 utrpěl zdrcující paralýzu. S výjimkou válečných let (1942-1945) chyběl Moore v Rockefellerově institutu pouze jeden rok - 1950. Strávil šest měsíců v Bruselu v Belgii , kde otevřel laboratoř věnovanou analýze aminokyselin, a druhých šest měsíců měsíce v Anglii , v Cambridge , sdílení laboratoře s Frederickem Sangerem a práce na studiu aminokyselinové sekvence inzulínu . Stan cítil, že tento rok strávený v Evropě byl důležitý pro jeho rozvoj jako vědce a jeho budoucí práci na mezinárodním vědeckém poli.

Osobní život a společenské aktivity

Moore sloužil v komunitě biochemiků jako redaktor a jako důstojník Americké společnosti biochemiků a jako předseda organizačního výboru Mezinárodního biochemického kongresu, který se konal v New Yorku v roce 1964. Kongres byl vynikající událostí díky organizaci vědeckých prezentací a pohostinnosti Moorea. Během kongresu pozval Stan denně 8–10 hostů na snídani a oběd, aby se vědci mohli setkat s kolegy v uvolněné atmosféře. V této praxi pokračoval dalších 15 let na mezinárodních sjezdech a výročních setkáních Americké společnosti biochemiků. Tuto tradici přerušilo pouze jeho podlomené zdraví.

Stanford Moore zasvětil celý svůj život výhradně vědě. Nikdy se neoženil, vyhýbal se všemu, co se netýkalo vědy a vědců.

Konec života, dědictví

V posledních dvou letech svého života, když se jeho zdraví zhoršovalo, žil Moore s vědomím své nemoci, amyotrofické laterální sklerózy . Zemřel ve svém bytě 23. srpna 1982, nedaleko své milované laboratoře na Rockefellerově univerzitě, kde strávil tolik úspěšných a plodných let. Je třeba poznamenat, že žádná metoda nebo nástroj vyvinutý Moorem a Steinem nebyl patentován . Nešlo jim o osobní prospěch. Stan Moore se navíc o vlastní majetek příliš nezajímal, jeho malá kancelář a bakalářský byt byly vybaveny minimálním vybavením.

Stanův vztah k Rockefellerově univerzitě a jeho oddanost biochemii se odrazily v jeho závěti, ve které prohlásil, že jeho majetek „by měl být použit jako dar na platy a vědecké výdaje výzkumníků v biochemii“. Jak Stan napsal v dopise prezidentovi univerzity Joshuovi Lederbergovi, který byl doručen po jeho smrti: „Chci (navzdory svým skromným prostředkům) pomáhat mladým studentům tak, jako oni pomáhali mně.

Hodnosti

Ocenění

(sdíleno s Williamem Steinem)

Poznámky

  1. ↑ Moore, Stanford na webu Národní akademie věd USA  
  2. ↑ Moore S, Stein.WH, Bergmann M. Izolace I-serinu z hedvábného fibroinu  // J.Biol.Chem.. - 1941. - Sv. 139. - S. 481-482.
  3. ↑ Moore S, Kirner WR Fyziologický mechanismus působení bojových chemických látek // Chemie (Science in World War II). - 1948. - S. 288-360.
  4. ↑ Moore S, Stein.WH Fotometrická ninhydrinová metoda pro použití při chromatografii aminokyselin  // J.Biol.Chem.. - 1948. - Sv. 176. - S. 367-388.
  5. ↑ Moore S, Stein.WH Aminokyselinové složení β-laktoglobulinu a hovězího sérového albuminu  // J.Biol.Chem.. - 1949. - Sv. 178. - S. 79-91.
  6. ↑ Moore S., Hirs CHW, Stein W. H. Izolace aminokyselin chromatografií na iontoměničových kolonách; použití těkavých pufrů  // J. Biol. Chem.. - 1952. - Sv. 195. - S. 669-683.
  7. ↑ Moore S., Tallan HH, Stein WH 3-Methylhistidin, nové aminokyseliny z lidské moči  // J.Biol.Chem.. - 1954. - Sv. 206. - S. 825-834.
  8. ↑ Moore S., Hirs CHW, Stein WH Aminokyselinové složení ribonukleázy  // J.Biol.Chem.. - 1954. - Vol. 211. - S. 941-950.
  9. ↑ Moore S., Spackman DH, Stein WH Automatické záznamové zařízení pro použití při chromatografii aminokyselin  // Anal.Chem.. - 1958. - Sv. 30. - S. 1190-1206.  (nedostupný odkaz)

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Tematické stránky
Slovníky a encyklopedie