| Maria Moiseevna Botvinik | |
|---|---|
| Datum narození | 23. října ( 5. listopadu ) 1901 nebo 1901 [1] |
| Místo narození | Minsk |
| Datum úmrtí | 17. dubna 1970 nebo 1970 [1] |
| Místo smrti | Moskva , SSSR |
| Země | |
| Vědecká sféra | Chemie , biologie |
| Místo výkonu práce | Moskevská státní univerzita M. V. Lomonosov |
| Alma mater | Fakulta fyziky a matematiky Moskevské státní univerzity |
| Akademický titul | Doktor chemických věd |
| Akademický titul | docent |
| vědecký poradce |
Zelinskij Nikolaj Dmitrijevič Gavrilov Nikolaj Ivanovič |
Maria Moiseevna Botvinik (méně často psáno Botvinnik ; 23. října 1901 , Minsk - 17. dubna 1970 , Moskva [2] ) - sovětská organická chemička , doktorka chemických věd, vědkyně, specialistka v oboru chemie proteinů , zejména hydroxyamino kyseliny . Poprvé v Rusku syntetizovala nejdůležitější hydroxyaminokyseliny a jejich deriváty, výrazně pokročila chemie v řešení problematiky role hydroxylu v proteinu, mechanismů působení enzymů.
Narodil se v židovské rodině. Otec byl zaměstnanec (vedoucí závodu).
V roce 1918 absolvovala 88. pracovní školu v Moskvě. V letech 1918-23. Sloužila v Lidovém komisariátu výživy , poté v Khleboproduktu jako referentka, referentka, vedoucí odboru, sekretářka odboru, dopisovatelka. V letech 1924-1925. vyučoval na střední škole přírodní vědy a hospodářský zeměpis 34.
V roce 1919 vstoupila na Fyzikálně-matematickou fakultu Moskevské státní univerzity a v roce 1927 promovala na chemické katedře obhajobou dizertační práce „O anhydridovém komplexu edestinu obsahujícího hexoniové báze“ (1929) [3] . V letech 1928-1929 pracovala jako preparátorka a laborantka v oddělení chemie. V letech 1929-1931. - na postgraduální škole Fakulty chemické (školitel N. D. Zelinsky ). Po absolvování postgraduálního studia v roce 1931 byla ponechána pracovat na Chemické fakultě Moskevské státní univerzity jako asistentka, učila organickou chemii. Vedla vědeckou práci v laboratoři proteinové chemie, kterou vedl N. D. Zelinsky a zástupce N. I. Gavrilov. Současně pracovala jako vedoucí výzkumná pracovnice v Biochemickém ústavu. Bach. V roce 1935 obhájila doktorskou práci a získala titul docentka katedry organické chemie. Mluvila plynně třemi jazyky: francouzsky , anglicky , německy . V roce 1941 byla spolu s univerzitou evakuována do Ašchabadu , kde spolu s Moskevskou státní univerzitou pracovala jako vedoucí výzkumná pracovnice turkmenské pobočky Akademie věd SSSR . V roce 1956 obhájila disertační práci na doktora chemických věd. Má více než 50 publikací. Od roku 1967 - vedoucí výzkumný pracovník na katedře chemie přírodních sloučenin Fakulty chemie Moskevské státní univerzity . Již více než 20 let vede Maria Moiseevna speciální kurz pro studenty specializující se na chemii proteinů. Jako erudovaná vědkyně v oboru organické chemie, vynikající lektorka a učitelka se těšila zasloužené prestiži mezi pracovníky a studenty Fakulty chemické .
Maria Moiseevna se aktivně účastnila veřejné práce: do roku 1929 byla knihovnicí ve farmaceutickém závodě č. 2. V letech 1929-1934 byla ve volitelné práci: tajemnice místního výboru; vedoucí výrobního sektoru; člen univerzitního postgraduálního úřadu; předseda místního postgraduálního byra, tajemník předsednictva sekce vědeckých pracovníků (SNR), agitátor studentských skupin. Byla členkou univerzitního byra CHP pod patronací jezdecké brigády.
Ocenění: medaile „Za pracovní chrabrost během Velké vlastenecké války“ (1946), četná čestná a děkovná osvědčení za společenskou, pedagogickou a vědeckou práci od vedení Fakulty chemické a univerzity (1931-1941).
12. ledna 1970 byla propuštěna ze svého postu kvůli jejímu odchodu do důchodu [4] .
Maria Moiseevna se v různých obdobích formování vědy o proteinech zabývala aktuálními problémy chemie proteinů a peptidů, studiem struktury a vlastností derivátů aminokyselin . Na začátku své vědecké kariéry, ještě jako postgraduální studentka N. I. Gavrilova, studovala a doplňovala s ním diketopiperazinovou teorii struktury bílkovin. V rámci této teorie byly studovány anhydridové komplexy, o jednom z nich (izolovaném od proteinu edestin) byl publikován diskutabilní článek obsahující cenné informace odrážející představy o struktuře proteinů v Rusku a ve světě v době r. jeho psaní (1929). [3]
Diketopiperaziny představovaly důležitou oblast raného výzkumu Botvinika, jsou také zmíněny v článku „O otázce laktam-laktamového přeskupení“ (1937) [5] . V této práci byl problém neurčitosti ve formě amidů vyřešen stanovením dvojné vazby uhlík-dusík, protože ta je specifická pouze pro laktimový přesmyk. Jako metoda pro studium přeskupení amidové vazby byla použita Prilezhaevova reakce: působení kyseliny perbenzoové na dvojnou vazbu. Poté, co se M. M. Botvinik začala zajímat o kyselinu perbenzoovou, začala spolu se svými kolegy a studenty rozšiřovat výzkum, aby pochopila, jak hluboko a jakým mechanismem oxidace touto kyselinou probíhá. Faktem je, že použití kyseliny perbenzoové jako činidla pro kvalitativní, a tím spíše kvantitativní stanovení dvojné vazby uhlík-dusík, vyžadovalo podrobnější studium povahy oxidace. S jedním ze svých prvních studentů M. A. Prokofjevem studovali oxidaci imidazolu a jeho derivátů tímto činidlem. Imidazolový kruh byl pro tuto studii vhodný, protože je velmi stabilní. Kromě toho je toto seskupení v proteinu široce distribuováno. Poměr sloučenin obsahujících dusík nebyl prakticky studován [6] . V této práci byl objasněn mechanismus oxidace imidazolového kruhu. Oxidace prošla fází oxidu a vedla k močovině :
Navzdory skutečnosti, že se teorie diketopiperazinu vyvíjela až do konce 40. let dvacátého století, M. M. rychle pochopila nepravdivost této teorie a zůstala zastáncem peptidové teorie E. Fisherové , kterou učila studenty a studenty. Další práce M. M. byla věnována hydroxyaminokyselinám, zejména serinu. Oblast hydroxyaminokyselin přitáhla pozornost mnoha badatelů ve 40. letech 20. století. Izolace threoninu , esterů kyseliny fosforečné s hydroxyaminokyselinami z proteinů, údaje o významu hydroxylové skupiny při enzymatickém štěpení proteinu ukázaly, že hydroxyskupina a následně i hydroxyaminokyseliny hrají určitou a možná i důležitou roli v proteinech.
Ale znalosti o této skupině aminokyselin ve 30. letech minulého století byly spíše vzácné. Obzvláště málo bylo známo o mastných hydroxyaminokyselinách. V souvislosti s tím vyvstaly potíže při izolaci a stanovení těchto sloučenin. Za zcela prokázané v proteinu lze považovat: tyrosin, hydroxyprolin, serin, threonin a kyselina b-hydroxyglutamová. Údaje o b-oxyvalinu, oxylysinu , oxytreptofanu a řadě dalších vyžadovaly potvrzení. Treonin, o kterém se poprvé zmínili V. S. Sadikov a N. D. Zelinsky [7] v roce 1923, byl tedy v proteinech definitivně prokázán až v roce 1935 po izolaci z krevního fibrinu.
Při hledání specifických vlastností hydroxyaminokyselin se Botvinik a její skupina rozhodli pro dehydratační reakci charakteristickou pro b-hydroxykyseliny. Když však přistoupili k výzkumu, narazili na nedostatek vývoje metod syntézy hydroxyaminokyselin.
Bylo zjištěno, že nejlepší a univerzální metodou pro syntézu b-hydroxy-a-aminokarboxylových kyselin je syntéza threoninu z krotonových kyselin. Spočívá v reakci nenasycené kyseliny s octanem rtuťnatým v roztoku methylalkoholu. Po aminaci amoniakem a eliminaci methoxyskupiny kyselinou bromovodíkovou vzniká b-hydroxy-a-aminokyselina.
Dále byla zjištěna charakteristická reakce pro b-hydroxy-a-aminokarboxylové kyseliny mastné řady - dehydratace anhydridem kyseliny benzoové za vzniku nenasycených azalaktonů. Bylo zjištěno, že k dehydrataci dochází po předběžné cyklizaci. Studována byla také hydrolýza azalaktonů na acyly nenasycených aminokyselin. [osm]
Dehydratační reakce měla dvojí význam. Na jednu stranu by tato reakce měla být charakteristická pouze pro hydroxyaminokyseliny, na druhou stranu není vyloučena možnost, že rozklad hydroxyaminokyselin probíhá tímto způsobem, když ne in vivo, tak in vitro. Z různých degradačních činidel se výzkumníci rozhodli pro anhydrid kyseliny benzoové jako relativně mírné činidlo. V pracích M. M. Botvinika a kol. sleduje se směr výběru podmínek pro zlepšení výtěžku azalaktonu: čas, teplota režimu a povaha zpracování výchozích látek.
Ve 40. letech 20. století se M. M. Botvinikovi podařilo syntetizovat b-oxynorvalin a objasnit mechanismus reakce pro získání této látky [9] . A v roce 1948 Maria Moiseevna vyvinula kvalitativní reakce pro b-hydroxyaminokyseliny a serin [10] . Základem této reakce byla schopnost hydroxyaminokyselin přeměnit se na nenasycené azalaktony při zahřívání s anhydridem kyseliny octové nebo benzoové. Vznikající dvojnou vazbu lze snadno detekovat Bayerovým odbarvováním manganistanu. Vzniklé nenasycené azalaktony jsou nestabilní a při zahřívání se rozkládají na odpovídající ketokyseliny. V případě serinu vzniká kyselina pyrohroznová, která se silicylaldehydem v alkalickém prostředí dává oranžovohnědou barvu. Tímto způsobem lze určit polohu serinu v peptidu . Ze všech aminokyselin nacházejících se v proteinech obě reakce vyvolává pouze cystein , který se stejně jako hydroxyaminokyseliny přeměňuje na nenasycený azalakton.
Botvinik také mnoho let věnoval výzkumu reakcí s kyselinou perbenzoovou. Její práce potvrdila na řadě příkladů aktivitu dvojné vazby uhlík-dusík. Zároveň bylo zjištěno, že mastné aminy, stejně jako aromatické, jsou oxidovány kyselinou perbenzoovou a že schopnost skupiny obsahující dusík reagovat je spojena s přítomností volných elektronů v dusíku. Bylo prokázáno, že kyselé vlastnosti sloučenin snižují jejich reaktivitu [11] . V roce 1946 vyšel článek, ve kterém Maria Moiseevna společně s akademikem N. D. Zelinským doplnila mezery v údajích o obsahu hydroxyaminokyselin v bílkovinách [12] .
V roce 1951 byl ve Vědeckých poznámkách Moskevské státní univerzity, věnované 90. výročí N. D. Zelinského , publikován článek nastiňující mnoho cenných myšlenek týkajících se specifických vlastností proteinů. Bylo prokázáno, že hydroxyskupina v řadě studovaných proteinů dominuje nebo tvoří významnou část polárních funkčních skupin proteinu. Tato studie významně pokročila v řešení problému role hydroxylu v proteinu. Aby se objasnily možné způsoby přístupu ke studiu role hydroxylu v proteinu, M. M. a kolegové zkoumali reaktivitu hydroxylu v hydroxyaminokyselinách, zejména s ohledem na oxysalon; zároveň si stanovili i druhý cíl - získání esterové vazby aminokyseliny, podle hydroxyskupiny. Vysoký obsah hydroxyaminokyselin v řadě proteinů, zejména ve fibrilárních proteinech, odhalil, že hydroxyl hraje zvláštní specifickou roli, protože tvoří labilní vazby v proteinech nebo mezi proteiny. Jako experimentální přístup se Botvinik pokusil použít hydroxamovou reakci k detekci etherové vazby. Ukázalo se, že pokud se to druhé provádí za přísně zvolených podmínek, pak reaguje pouze éterická vazba. Pomocí hydroxamové reakce bylo možné vyřešit zajímavý a důležitý problém o formě hydroxylové vazby v molekule proteinu [13] .
Pokračovaly práce na studiu vlastností esterové vazby tvořené aminokyselinou a hydroxylovou skupinou b-hydroxyaminokyselin. Autoři věřili, že studium dalších vazebných forem, včetně etherové vazby, spolu s amidovou vazbou, je nezbytné pro vyřešení problému struktury proteinů. Za tímto účelem byly v roce 1953 vyvinuty metody syntézy a získány N,O-peptidy serinu a byl také studován jejich vztah k enzymům. Jako enzymy byly použity pankreatin a krystalický trypsin, později pepsin a papain. Mezi získané sloučeniny patří: O-(benzoylfenylalanin)-N-benzoylserin, ethylester O-(benzoylaminoisobutyryl)-N-benzoylserinu, isopropylester N,O-di-(ftalylglycyl)-serinu a O-(bnzoylfenylalanyl)-N -benzoylserin methylamid [14] .
V roce 1953 Botvinik poprvé syntetizoval řadu esterů a amidů acylovaných serinových peptidů. Mezi nimi: isopropylester N-(ftalylglycyl)-serinu s výtěžkem 72 %, methylester N-(ftalylglycyl)-serinu - 54 %, methylester N-( p -toluensulfoglycyl)-serinu - 46 %, N-( benzoylfenylalanyl)-serin - 71 %. Ten je ve formě dvou stereomerů. Methylestery byly konvertovány působením methylaminu na odpovídající amidy N-acylderivátů serinových peptidů [15] .
Tím byla vyřešena otázka možnosti vytvoření O-peptidové vazby na hydroxylu serinu, byly vyvinuty podmínky a řada N,O-peptidů serinu, N-benzoyl-O-peptidů serinu, popř. jejich deriváty byly syntetizovány. Dále, v roce 1955, spolu s již zmíněným S. M. Avaeva, M. M. Botvinik přijal hydroxyaminokyselinu threonin. Byly syntetizovány N-acyl-O-peptidy threoninu a allotreaninu [16] . Na příkladu těchto sloučenin byla v následujících pracích studována možnost enzymatické hydrolýzy O-peptidové vazby v threoninových peptidech, což byl přechod k novému směru výzkumu - k enzymatické syntéze. V roce 1958 publikoval M. M. Botvinik článek „Enzymatická syntéza opticky aktivních peptidů z glykolesterů D, L-aminokyselin“. Ukázalo se, že enzymatickou hydrolýzou glykolesterů acylaminokyselin lze separovat acyl- D,L -aminokyseliny na optické antipody [17] . V roce 1964 byla metodou IR spektroskopie odhalena příčina vzniku racemizace pozorované při syntéze nitrofenylesterů karbobenzoxypeptidů karbodiimidovou metodou. Vznik takové racemizace byl důsledkem azalaktonizace peptidů [18] .
Jako pokračování studia přenosu aminokyselinových zbytků z O-peptidů b-aminokyselin na proteiny metodou radioaktivních izotopů M. M. Botvinik a A. P. Andreeva syntetizovali N-benzoyl-(O-benzoylfenylalanyl-C 14 )- serin, který dále působením chymotrypsinu interagoval se sérovým albuminem a odděleně s inzulínem [19] . Stabilita získaných přípravků vůči alkálii naznačovala, že adice je způsobena tvorbou stabilních peptidových vazeb. Tento předpoklad byl dále rozvíjen. Takže ve stejném roce Maria Moiseevna provedla podobnou reakci s ribonukleázou [20] . Ukázalo se, že samotná ribonukleáza je schopna aktivovat proces přenosu benzoylfenylalanylu na protein a jakýmsi inhibitorem této reakce je chymotrypsin.
Na konci šedesátých let začala Maria Moiseevna a její kolegové široce používat chromogenní substráty pro studium enzymů. Při práci s proteinázami se dobře osvědčily nitroanilidy aminokyselin. Používaly se jak v teoretickém výzkumu, tak v medicíně pro diagnostiku různých onemocnění. Jako syntetické substráty zajímaly p-nitroanilidy vědce již v předválečných letech. Syntéza těchto sloučenin však představovala určité potíže. Obzvláště obtížné bylo získat opticky čisté a zároveň snadno rozpustné substráty. Proto M. M. Botvinik a E. V. Ramensky vyvinuli metodu pro získání opticky čistých p-nitroanilidů acetyl-L-leucinu a acetyl-L-fenylalaninu [21] .
Zároveň od roku 1964 přitahovaly M. M. Botvinika a S. M. Avaeva otázky struktury fosfoproteinů, zejména objasnění povahy vazby mezi kyselinou fosforečnou a proteinem. Makroergický charakter fosforových vazeb ve fosforoproteinech, jejich vysoká labilita, vysoká reaktivita a řada dalších znaků naznačovaly přítomnost různých forem vazeb ve fosfoproteinech. Na základě předpokladu, že kromě monoesteru existují v proteinech také pyrofosfátové vazby , získali vědci pod vedením Marie Moiseevny 2 sloučeniny, které byly zástupci nové třídy diserylpyrofosfátů : 2 - dibenzylpyrofosfát; a P1P2 - di(methylamid) . N -benzoylseryl)-P1P2 - dibenzylpyrofosfát . Následně byla provedena podrobná studie vlastností těchto sloučenin [22] . Práce v těchto oblastech začala pokračovat v 70. letech 20. století kolegy a spolupracovníky Marie Moiseevny. Například v pracích o studiu serylpyrofosfátů typu I studoval Avaeva stabilitu těchto sloučenin při různém pH, kinetiku jejich kyselé hydrolýzy, enzymatickou hydrolýzu anorganickou kvasinkovou pyrofosfatázou a alkalickou fosfatázou E. Coli [23] .
M. M. Botvinik neměla rodinu, celý svůj život zasvětila práci na univerzitě. Za přítomnosti nepochybného talentu vědeckého pracovníka se jí nedařilo dosáhnout pozic odpovídajících její kvalifikaci (zejména pozice profesora), a to z řady důvodů: zejména M. M. nebyla člen strany; někteří její příbuzní žili po revoluci v zahraničí, což také komplikovalo tehdejší společenské postavení. Od 40. let 20. století bydlel v obecním bytě na st. Chkalova, d. 7, apt. 5.