Klug, Aaron

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 2. dubna 2020; kontroly vyžadují 5 úprav .
Aaron Klug
Angličtina  Aaron Klug
Datum narození 11. srpna 1926( 1926-08-11 )
Místo narození Zhelvas (Žalva), Litva (nyní oblast Ukmerge )
Datum úmrtí 20. listopadu 2018 (92 let)( 2018-11-20 )
Místo smrti Cambridge , Spojené království
Země
Vědecká sféra biochemie
Místo výkonu práce
Alma mater
Akademický titul Profesor
vědecký poradce Douglas Rayner Hartree
Ocenění a ceny

Cena Heineken (1979) Cena
Louise Gross Horwitz (1981) Nobelova cena za chemii ( 1982 ) Sillimanova přednáška (1984) Copley Medal (1985)
Nobelova cena

UK Řád za zásluhy ribbon.svg Rytíř Bachelor ribbon.svg Zlatý řád Mapungubwe
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Sir Aaron Klug OM ( Aron Lazarevich Klug ; 11. srpna 1926 , Zhelvas (Zhyalva), Litva  – 20. listopadu 2018 , Cambridge , Velká Británie ) je britský a jihoafrický vědec, biochemik . Nositel Nobelovy ceny za chemii (1982) za vývoj metody krystalografické elektronové mikroskopie a objasnění struktury biologicky významného komplexu nukleová kyselina-protein.

Člen Královské společnosti v Londýně (1969) [2] , zahraniční člen Národní akademie věd USA (1984) [3] .

Životopis

Raný život a vzdělávání

Narodil se v litevském městě Zhyalva v židovské rodině. Jeho rodiče se jmenovali Leiser Klug a Beyla Klug (rozená Silin). Když byly Aaronovi tři roky, Klugovi se přestěhovali do Durbanu v Jižní Africe , kam rodina Bailey emigrovala na začátku 20. století. Aaron navštěvoval místní základní školu. Rodinným jazykem byl jidiš, ale když se přestěhovali do Jižní Afriky, přešli na angličtinu.

Od roku 1937 do roku 1941 Klug studoval na škole v Durbanu . Poté, co si chlapec přečetl knihu Paula de Krijfa „ Lovci mikrobů“, začal se zajímat o vědu.

V roce 1942 nastoupil na University of the Witwatersrand v Johannesburgu a začal navštěvovat přípravný kurz medicíny, ale více ho zajímaly přednášky z fyziky, a tak si vytvořil vlastní kurzy chemie, fyziky a matematiky. V době, kdy v roce 1945 promoval na univerzitě s titulem bakalář věd, byla jeho volba fyzika.

V lednu 1946 se Aaron přestěhoval na univerzitu v Kapském Městě, aby dokončil svůj magisterský titul. Tam Klug kromě fyziky studoval matematiku, filozofii a poezii. Zatímco také studoval na univerzitě v Kapském Městě na stipendiu, které mu bylo přiděleno, naučil se od jednoho ze svých učitelů, Reginalda Williama Jamese , metodu rentgenové krystalografie a použil ji ke studiu p-bromchlorbenzenu. Na základě výsledků výzkumu Klug publikoval svůj první článek [4] . Po obdržení magisterského titulu v roce 1946 , Klug zůstal na univerzitě v Kapském Městě , aby pokračoval ve své práci s Jamesem na studiu organických sloučenin pomocí rentgenové difrakce. Tam Aaron vynalezl metodu [5] založenou na molekulárních přeměnách a použil ji ke stanovení struktury trifenylenu. Navzdory skutečnosti, že struktura vytvořená podle jeho výpočtů se ukázala jako nesprávná, Klug získal stipendium British Empire Scholarship ( 1851 ) a Rose Ball Scholarship na Trinity College v Cambridge.

Kariéra a výzkum

Kluga přijal Sir Lawrence Bragg , ředitel Cavendish Laboratory . Aaron chtěl pracovat v lékařské výzkumné radě laureáta Nobelovy ceny z roku 1962 M. Perutze a pracovat na studiu proteinových struktur, ale nebyla žádná volná místa. Poté Bragg navrhl, aby Klug studoval nepořádek v silikátech, ale Aaronovi se tento projekt nelíbil, a tak pod vedením D. R. Hartree studoval strukturu oceli. V průběhu projektu Klug vytvořil matematický model pro přechod austenitu na perlit, založený na nukleaci a růstu krystalů. Při numerickém řešení výsledných diferenciálů ukázal, že jeho teoretická data jsou v dobré shodě s experimentálními. Za tuto práci získal v roce 1952 doktorát.

Jednoho dne profesor fyziologie Jack Ruffton oslovil Hartree s problémem při studiu difúze kyslíku přes membránu erytrocytů a jeho interakce s hemoglobinem. Protože tento úkol byl matematicky podobný chlazení oceli, Klug spolu s Rufftonem v roce 1953 zkoumali biochemické procesy výměny kyslíku a oxidu uhelnatého v hemoglobinu. Aaron spočítal doby biochemických procesů, ukázal, že teoretická data odpovídají experimentálním. Numerické metody vyvinuté v Klugově disertační práci byly zahrnuty do práce na studiu biochemických procesů hemoglobinu [6] .

Tyto studie zvýšily zájem vědce o rentgenovou analýzu biologických molekul a koncem příštího roku získal Nuffieldovo stipendium na Burbeck College v Londýně pod vedením Johna Desmonda Bernala (1901-1971), Perutzova bývalý přednášející na univerzitě v Cambridge. Založil biomolekulární výzkumnou laboratoř, která obsadila dvě budovy na Torrington Square. Klug velmi krátkou dobu studoval ribonukleázu s výzkumnou skupinou Harryho Carlylea. Při práci v laboratoři se setkal s Rosalind Franklinovou, jejíž výzkum rentgenové analýzy DNA pomohl Francisi Crickovi a Jamesi Watsonovi, laureátům Nobelovy ceny za fyziologii nebo medicínu (1962), vytvořit strukturu této molekuly.

Nedávno zahájila výzkum viru tabákové mozaiky. Ke studiu vláken viru použila rentgenovou difrakční analýzu. Rentgenové snímky získané Franklinem vzbudily u Kluga velký zájem a on se k této práci přidal. . Jejich první společná publikace se zabývala dělením vrstevnic na rentgenových snímcích vláken viru tabákové mozaiky [7] . Po Franklinově smrti v roce 1958 Klug zjistil, že virus tabákové mozaiky je široká spirálovitá struktura s opakujícími se proteinovými fragmenty, s genetickým materiálem umístěným podél vnitřního povrchu proteinu [8] .

V roce 1962 se Aaron spolu se svým výzkumným týmem přestěhoval do Laboratoře molekulární biologie v Cambridge, kde se v roce 1978 Klug stal jedním z vedoucích laboratoře. Tam Klug a jeho kolegové zkoumali viry, které způsobují obrnu. Věřilo se, že mají kulovitý tvar, ale jejich přesná struktura nebyla stanovena: metodologie rentgenového experimentu dostupná v té době byla v zásadě nedostatečná k získání uspokojivého výsledku.

V průběhu své práce chtěl Klug zlepšit metody pro kvantitativní a kvalitativní analýzu mikrofotografií. Na základě znalostí v oblasti fyziky a rentgenové analýzy. Na základě svých znalostí fyziky a rentgenové analýzy vyvinul Klug novou techniku ​​zvanou krystalografická elektronová mikroskopie, při níž je obraz pořízený elektronovým mikroskopem ohýbán laserovým světlem. Výsledný obrázek lze poté dešifrovat a stanovit strukturu analyzovaného objektu.

Tato metoda vyzbrojila Kluga nejen novým technickým přístupem, ale také definovala postup pro provádění výzkumu, který spojuje buněčné a molekulární struktury. Nyní mohl studovat složitý biologický systém, nejprve jej izolovat od buňky, poté získat podrobný obraz pomocí rentgenové a chemické analýzy a nakonec vytvořit kompletní obraz celého zařízení pomocí elektronového mikroskopu.

V roce 1972 začal tuto metodu uplatňovat při analýze chromatinů – sloučenin histonů (speciálních proteinů) s DNA, které tvoří chromozomy vysoce organizovaných organismů. Na základě návrhu Rogera Kornberga (1974), že chromatin sestává z řetězce sférul nebo nukleozomů, z nichž každý obsahuje asi 200 párů bází DNA obalených kolem histonového jádra, Francis Crick a Aaron navrhli, že DNA v nukleozomu by mohla být ve formě "vinoucí šroubovici". " [9] . V roce 1981 se Klugovi a jeho kolegům podařilo prokázat, že histony jsou tak pevně stočeny do sférických kuliček, že jediné vlákno lidské DNA, dlouhé přibližně 2 metry, zapadá do buněčného jádra, které má průměr menší než setina milimetru. .

Rozlišení Klugovy metody umožňuje získat obraz většiny atomů chemických prvků. Chemik tak má možnost přímo pozorovat molekuly a jejich komplexy.

V roce 1982 byla Klugovi udělena Nobelova cena „za vývoj metody krystalografické elektronové mikroskopie a objasnění struktury biologicky důležitých komplexů nukleová kyselina-protein“. B. G. Malmström ve svém zahajovacím projevu jménem Královské švédské akademie věd uvedl, že práce provedené Klugem

„Studium virů odhalilo důležitý biologický princip, že složité molekulární struktury v buňkách vznikají spontánně z jejich složek. Studium chromatinu poskytlo klíč ke strukturální kontrole čtení genetické informace zakotvené v DNA. Z dlouhodobého hlediska to bude jistě zásadní pro pochopení podstaty rakoviny.“

Klug a jeho vědecká skupina pokračovali ve studiu struktury viru tabákové mozaiky a několika dalších virů a zdokonalili kvantitativní metodu krystalografické elektronové mikroskopie pro výpočet trojrozměrných map studovaných vzorků. V budoucnu se zájmy vědce přesunuly do oblasti analýzy struktury DNA a RNA. Začátkem 70. let se Klug připojil k projektu Briana Clarka a Francise Cricka na analýzu struktury tRNA. Ve své práci zjistili, že nejvíce uspořádané krystaly produkovaly kvasinkovou fenylalanin-tRNA. V roce 1974 vědci publikovali článek, kde popsali strukturu tRNA [10] . Zejména byla analyzována prostorová struktura ribozymu, tj. katalytické RNA. Byl také navržen mechanismus pro katalytické samoštěpení ribozymu [11] .

Řešení vnitřní struktury nukleozomu vedlo k pochopení toho, jak je molekula DNA zabalena do chromozomů, a práce na transkripčním faktoru spojeném s DNA vedla k objevu nové domény, oblasti zinkového prstu . Výsledky projektu ukázaly možnost vývoje víceprstových proteinů, které by se navázaly na jedinečné, dané místo v genomu. Vazba může přímo blokovat transkripci konkrétního genu nebo způsobit, že nukleáza štěpí DNA a umožňuje tak modifikaci na konkrétním místě. Tyto myšlenky byly experimentálně potvrzeny [12] . Duševní vlastnictví ztělesněné v těchto výsledcích přimělo Aarona a Yen Chu k založení dceřiné společnosti s názvem Gendaq v roce 1999 k vývoji a používání technologie zinkových prstů. V roce 2001 koupila společnost Gendaq společnost SangamoBiosciences, nyní SangamoTherapeutics, která pokračuje ve vývoji a aplikaci technologie.

V roce 1978 se Klug stal jedním z ředitelů Laboratoře molekulární biologie Medical Research Council v Cambridge a pokračoval ve vědecké práci, přičemž zůstal věrný dříve zvolenému tématu.

V roce 1995 byl Klug zvolen prezidentem Royal Society of London a byl vyznamenán Řádem za zásluhy.

Vyznamenání a ocenění

1969 člen Královské společnosti (prezident 1995-2000)

1979 Heineken Prize Královské nizozemské akademie umění a věd

1981 Cena Louise Grosse Horvitze , Kolumbijská univerzita

1982 Nobelova cena za chemii

1983 Zlatá medaile za zásluhy, Univerzita v Kapském Městě

1983 čestný člen Trinity College v Cambridge

1984 zahraniční korespondent Národní akademie věd USA

1984 čestný doktorát na Hebrejské univerzitě v Jeruzalémě

1985 Copleyova medaile

1988 Rytíř bakalář

1993 Čestný člen Peterhouse , Cambridge

1995 Řád za zásluhy

1998 zakladatel Akademie lékařských věd

Rodina

Aaron si vzal Libu Bobrow v roce 1948. Aaronovi bylo 22, Libě 19. Jejich synové Adam a David se narodili v roce 1954 a 1962. Adam byl profesorem financí a ekonomických dějin, který zemřel v roce 2000. David je spoluzakladatelem a předsedou Institutu pro chemickou biologii na Imperial College London.

Zajímavosti

Kromě vědy měl Aaron rozsáhlé znalosti v oblasti filozofie, starověké historie a numismatiky, literatury, malířství a politiky. Jedním z mála témat, které Kluga nijak zvlášť nezajímalo, byla hudba. V roce 1962 byl zvolen členem Peterhouse . Byl ředitelem přírodních věd a učil fyziku mnoho generací studentů až do svého odchodu do důchodu v roce 1993 . Podle Kluga mu výuka kurzů optiky poskytla cenné zkušenosti, pokud jde o jeho vývoj v oblasti analýzy obrazu. Rád se stýkal s mladými lidmi a se zájmem sledoval vývoj svých studentů.

Vědecké práce

Společenské aktivity

V roce 1992 podepsal „ Varování lidstvu “ [13] .

V roce 2016 podepsal dopis vyzývající Greenpeace , Organizaci spojených národů a vlády po celém světě, aby přestaly bojovat proti geneticky modifikovaným organismům ( GMO ) [14] [15] [16] .

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 4 Freebase  (anglicky) - 2007.
  2. ↑ Aaron Klug  (anglicky) (archivovaný odkaz)
  3. ↑ Aaron Klug Archivováno 3. ledna 2018 na Wayback Machine  
  4. ↑ A. Klug. Krystalová struktura para-bromchlorbenzenu  (anglicky)  // Nature. — 1947-10. — Sv. 160 , iss. 4069 . — S. 570–570 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/160570a0 .
  5. ↑ A. Klug. Aplikace metody Fourierovy transformace na analýzu struktury trifenylenu, C18H12  //  Acta Crystallographica. - 2. 5. 1950. — Sv. 3 , iss. 3 . - S. 176-181 . — ISSN 0365-110X . - doi : 10.1107/S0365110X50000434 . Archivováno z originálu 2. června 2018.
  6. ↑ Klug A., Kreuzer F., Roughton FJW Simultánní difúze a chemická reakce v tenkých vrstvách roztoku hemoglobinu  // Proceedings of the Royal Society of London. Řada B-Biologické vědy. - 1956. - T. 145 , č. 921 . - S. 452-472 .
  7. ↑ RE Franklin, A. Klug. Rozdělení linií vrstev v rentgenových vláknových diagramech šroubovicových struktur: aplikace na virus tabákové mozaiky  (anglicky)  // Acta Crystallographica. — 10. 12. 1955. — Sv. 8 , iss. 12 . — S. 777–780 . — ISSN 0365-110X . - doi : 10.1107/S0365110X55002399 . Archivováno z originálu 4. června 2018.
  8. ↑ A. Klug, J. T. Finch, Rosalind E. Franklin. Struktura viru tuřínové žluté mozaiky  (anglicky)  // Nature. — 1957-03. — Sv. 179 , iss. 4561 . — S. 683–684 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/179683b0 . Archivováno z originálu 9. srpna 2020.
  9. ↑ Crick FHC, Klug A. Kinky helix // Příroda. - 1975. - T. 255 , č. 5509 . - S. 530-533 .
  10. ↑ JD Robertus, Jane E. Ladner, JT Finch, Daniela Rhodes, RS Brown. Struktura kvasinkové fenylalaninové tRNA při rozlišení 3 Å   // Nature . — 1974-08. — Sv. 250 , iss. 5467 . — S. 546–551 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/250546a0 . Archivováno z originálu 18. listopadu 2019.
  11. ↑ Scott WG, Finch JT, Klug A. Krystalová struktura ribozymu AII-RNAhammerhead: Navrhovaný mechanismus pro katalytické štěpení RNA // Buňka. - 1995. - T. 81 , č. 7 . - S. 991-1002 .
  12. ↑ Yen Choo, Isidro Sánchez-García, Aaron Klug. In vivo represe místně specifickým proteinem vázajícím DNA navrženým proti onkogenní sekvenci   // Nature . — 1994-12. — Sv. 372 , iss. 6507 . — S. 642–645 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/372642a0 . Archivováno z originálu 20. ledna 2022.
  13. ↑ World Scientists' Warning To Humanity  (anglicky)  (odkaz není dostupný) . stanford.edu (18. listopadu 1992). Získáno 25. června 2019. Archivováno z originálu 6. prosince 1998.
  14. ↑ 107 laureátů Nobelovy ceny podepsalo dopis odstřelující Greenpeace kvůli GMO . Získáno 30. června 2016. Archivováno z originálu 29. června 2016.
  15. ↑ Laureates of Letter Supporting Precision Agriculture (GMO) . Získáno 30. června 2016. Archivováno z originálu 7. července 2016.
  16. ↑ Seznam laureátů Nobelovy ceny, kteří dopis podepsali . Získáno 30. června 2016. Archivováno z originálu 2. září 2017.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Tematické stránky
Slovníky a encyklopedie
Genealogie a nekropole
 Prezidenti Královské společnosti v Londýně
17. století
18. století
19. století
20. století
XXI století