Merrifield, Robert Bruce

Robert Bruce Merrifield
Angličtina  Robert Bruce Merrifield
Datum narození 15. července 1921( 1921-07-15 )
Místo narození Fort Worth , Texas , USA
Datum úmrtí 14. května 2006 (ve věku 84 let)( 2006-05-14 )
Místo smrti Creskill , New Jersey , USA
Země  USA
Vědecká sféra biochemie
Místo výkonu práce
Alma mater
Ocenění a ceny Nobelova cena Nobelova cena za chemii (1984)
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Robert Bruce Merrifield ( angl.  Robert Bruce Merrifield ; 15. července 1921 , Fort Worth , Texas  – 14. května 2006 , Creskill , New Jersey ) je americký biochemik, nositel Nobelovy ceny za chemii v roce 1984 za navrženou metodologii chemických látek. syntéza na pevných matricích [1] .

Dětství a mládí

Bruce se narodil 15. července 1921 ve Fort Worth v Texasu. Byl jediným dítětem v rodině. Otec - George Evan Merrifield (George E. Merrifield), byl interiérový designér a prodával doplňky, matka - Lauren Lucas Merrifield (Lorene rozená Lucas).

V roce 1923, když byly Bruceovi dva roky, se jeho rodina přestěhovala do jižní Kalifornie. Byla to doba Velké hospodářské krize a Merrifieldovi, aby našli práci pro svého otce, se museli stěhovat z místa na místo. Kvůli tomu Bruce často měnil školu.

Jeho oblíbené předměty byly fyzika , chemie a astronomie . Bruce obzvláště rád dělal chemické experimenty. Po absolvování kalifornské základní školy (9 tříd), Merrifield studoval na střední škole v Montebello School (Montebello High School) v letech 1937-1939. Po dvou letech na Pasadena Junior College přestoupil na University of California v Los Angeles (UCLA). Poté, co tam v roce 1943 získal bakalářský titul, Bruce pracoval asi rok ve výzkumné nadaci Philipa R. Parka, kde pomáhal při experimentech s krmením zvířat se syntetickými aminokyselinami. Jedním z těchto experimentů byl Geigerův experiment, který poprvé prokázal potřebu společné přítomnosti esenciálních aminokyselin v krmivu pro normální vývoj zvířat.

Raná kariéra

O rok později nastoupil Bruce na postgraduální studium na University of California a v roce 1944 zahájil disertační výzkum pod vedením profesora biochemie Maxe Dunna (MS Dunn). Ten studoval aminokyseliny a navrhl, aby se tohoto tématu ujal Merrifield. Bruce začal pracovat s biopolymery, které ovlivňují růst bakterií rodu Lactobacilli , které byly použity pro kvantitativní analýzu aminokyselin. Dunn a Merrifield byli průkopníky v této oblasti. Bruce identifikoval prolin a také studoval pyrimidinové báze nalezené v kvasinkách. Za vývoj (se svým školitelem Dunnem) biochemické metody pro kvantitativní analýzu pyrimidinů získal v roce 1949 doktorát (Ph.D.).

Hned po promoci, 19. června 1949, se oženil s Elizabeth Furlong (Elizabeth Furlong) a druhý den odjel do New Yorku.

Tam, pod vedením Dr. Woolleyho (DW Woolley), začal Bruce pracovat jako asistent biochemika v Rockefellerově institutu pro lékařský výzkum (později Rockefeller University ). Zkoumal nový bakteriální růstový faktor, strepogenin, který objevil jeho nadřízený. Do této doby Sanger určil primární strukturu inzulínu a Merrifield byl díky vysoké aktivitě strepogeninu schopen studovat dva peptidy z B-řetězce inzulínu, pentapeptid a heptapeptid obsahující serin [2] .

Metoda syntézy peptidů na pevné fázi

V polovině 20. století byla nejběžnější metodou syntézy peptidů metoda Emila Fischera , který jako první začal pracovat v této oblasti. Při této metodě se aminokyseliny postupně přidávají k výslednému peptidovému řetězci. Cykly sestávající z kroků ochrany skupiny, aktivace, adice k peptidovému řetězci a odstranění ochranné skupiny se opakují, dokud se nezíská peptidový řetězec požadovaného složení. Při syntéze vznikalo velké množství vedlejších produktů, které bylo nutné v každém stupni odstraňovat. Výtěžek cílového peptidu syntetizovaného tímto způsobem byl zpravidla velmi nízký a samotný produkt byl vysoce kontaminovaný.

Některá vylepšení tohoto procesu byla vyvinuta ve 30. letech 20. století. Jedním z takových zlepšení bylo použití všestranné benzyloxykarbonylové skupiny, která umožnila skupině Vincenta Du Vignota syntetizovat oxytocin a vasopresin .

Poté, co několik let syntetizoval peptidy pomocí metod známých v té době, začal Bruce přemýšlet o vytvoření alternativní, širší verze syntézy. Ve svém laboratorním deníku v květnu 1959 napsal:

Existuje potřeba rychlého, kvantitativního a automatizovaného způsobu syntézy peptidů s dlouhým řetězcem. Možným přístupem může být použití sloupcové chromatografie, při které se aktivované aminokyseliny přidají k peptidu připojenému k polymernímu nosiči, poté se odstraní chránící skupiny a poté se cyklus opakuje, dokud není vytvořen požadovaný peptid. V posledním kroku musí být peptid odstraněn z nosiče.

Po sérii experimentů se Bruce rozhodl použít jako nosič polymer styrenu a divinylbenzenu. Tato varianta nosiče byla atraktivní jak pro svou vysokou rozpustnost v organických rozpouštědlech, tak pro svůj nízký stupeň zesítění. K výhodám tohoto nosiče se přidává to, že může být snadno modifikován tak, aby umožnil připojení první aminokyseliny k polymeru ve formě benzylesteru.

Mezi několika málo ochrannými skupinami dostupnými do roku 1960 nebyla benzyloxykarbonylová skupina zcela vhodná pro novou variantu syntézy peptidů, protože vyžadovala silně kyselé prostředí, aby se oddělila od produktu, a poté se Bruce rozhodl ve svých experimentech použít dicyklohexylkarbodiimid (DCCI). , který byl používán krátce předtím .

V roce 1963 Merrifield publikoval klasickou práci v Journal of the American Chemical Society , ve které popisuje metodu, kterou nazval „syntéza peptidů na pevné fázi“ [3] . Tento článek se stal jednou z nejcitovanějších publikací v časopise.

Důležitým krokem vpřed byl návrh zařízení schopného automatizovat syntézu peptidů. První pracovní aparát vyrobili Bruce a jeho asistent John Stewart za asistence N. Gernberga v roce 1965.

Publikace Merrifielda popisující přípravu tetrapeptidu v nové rostlině představila syntézu peptidů na pevné fázi (SPPS) jako alternativní syntézu peptidů [4] . Přestože se našli někteří skeptičtí vědci, papír přitáhl obrovskou pozornost chemiků z celého světa. Brzy po článku o tetrapeptidu následovala série publikací věnovaných podrobnému popisu nové metody [5] . Bruceova skupina také produkovala několik peptidových hormonů pomocí zařízení, které vyvinuli, včetně bradykininu , oxytocinu , angiotensinu a proteinu inzulínu [6] . S rozšířením metody syntézy peptidů na pevné fázi se na trhu začaly objevovat komerční modely automatizovaných syntezátorů, z nichž mnohé byly nekvalitní a značně zdiskreditovaly SPPS.

Odpůrci nového způsobu syntézy peptidů tvrdili, že peptidové produkty získané pomocí automatického syntetizéru nebyly čisté. Problém čistoty produktů čelil Merrifield během své práce na syntéze peptidů. Jeho řešení bylo možné díky vývoji metody vysokoúčinné kapalinové chromatografie .

Syntéza ribonukleázy

V roce 1969 Merrifield společně s Berndem Guttem úspěšně syntetizoval enzym ribonukleázu [7] . K provedení této syntézy potřebovali Merrifield a Gutta 369 chemických reakcí a 11 931 samostatných kroků, které vyžadovaly několik týdnů nepřetržitého provozu automatizovaného syntetizéru. Tato práce poskytla experimentální důkaz pro Anfinsenovu hypotézu , který navrhl, že primární struktura proteinu určuje jeho terciární strukturu.

Syntéza cekropinu a jeho analogů

V roce 1982 Bruce Merrifield a kolegové poprvé syntetizovali peptid cekropin , který má antibakteriální účinek. Studie této látky se následně proměnily v samostatnou oblast se systematickou klasifikací této třídy sloučenin [8] . Někteří členové této třídy byli úspěšně syntetizováni a analyzováni na antibakteriální aktivitu v laboratoři, kde Bruce pracoval [9] . Během experimentů vědci zjistili, že jimi získané D-cekropiny A jsou schopny vytvořit stejnou elektrickou vodivost jako jejich enantiomery v bilipidové vrstvě a také mají podobnou antimikrobiální aktivitu [10] [11] [12]

Kromě toho bylo zjištěno, že cekropiny v nepolárních médiích mají vysoký stupeň helicity. Na základě svých výsledků Bruce Merrifield a jeho laboratoř dospěli k závěru, že tyto peptidy působí prostřednictvím tvorby iontových kanálů v buněčných membránách a neinteragují s chirálními centry, jako jsou enzymy a receptory.

Merrifieldova metoda podnítila velký pokrok v biochemii , farmakologii a medicíně a umožnila systematicky studovat závislost aktivity enzymů, hormonů a protilátek na jejich struktuře. Vývoj a zdokonalování metody byl hlavním tématem výzkumu v jeho laboratoři, kterou řídil až do posledních dnů svého života.

Ocenění a vyznamenání

Za svou práci byl Merrifield v roce 1972 zvolen do americké Národní akademie věd [13] .

Za svou práci na syntetické chemii peptidů získal řadu ocenění, včetně:

Osobní život

Bruce byl ženatý s Elizabeth Furlong (1949), se kterou se seznámil na University of Los Angeles. Po absolvování biologie pracovala více než 20 let se svým manželem na Rockefellerově univerzitě. V roce 1993 vydal svou autobiografii Living in the Golden Age of Peptide Chemistry. Po dlouhé nemoci zemřel R. Bruce Merrifield 14. května 2006 ve věku 84 let ve svém domě v Cresskill, New Jersey. Zanechal po sobě manželku, 6 dětí (Nancy, Jim, Betsy, Cathy, Laurie a Sally) a 16 vnoučat.

Literatura

Poznámky

  1. ↑ Kenneth Chang . R. Bruce Merrifield, který získal Nobelovu cenu za chemii, zemřel ve věku 84 let , The New York Times  (6. května 2006). Archivováno z originálu 25. března 2014. Staženo 12. dubna 2008  .
  2. ↑ R.B. Merrifield, D.W. Woolley. Izolace a stanovení struktury peptidu se strepogeninovou aktivitou  //  Archives of Biochemistry and Biophysics : deník. - Elsevier , 1955. - Sv. 56 , č. 1 . - str. 265-266 . - doi : 10.1016/0003-9861(67)90184-1 .
  3. ↑ R. B. Merrifield. Syntéza peptidů v pevné fázi. I. The Synthesis of a Tetrapeptide  //  Journal of the American Chemical Society : deník. - 1963. - Sv. 85 . - str. 2149 . doi : 10.1021 / ja00897a025 .
  4. ↑ R. B. Merrifield. Automated Synthesis of Peptides  (anglicky)  // Science. - 1965. - S. 178-185 . - doi : 10.1126/science.150.3693.178 .
  5. ↑ Robert B. Merrifield, , John Morrow. Stewarte, Nilsi. Jernberg. Přístroj pro automatizovanou syntézu peptidů  (neopr.)  // Analytical Chemistry. - 1966. - S. 1905-1914 . - doi : 10.1021/ac50155a057 .
  6. ↑ B. Marglin, R. B. Merrifield. Syntéza hovězího inzulínu metodou pevné fáze  //  Journal of the American Chemical Society : deník. - 1966. - S. 5051-5052 . doi : 10.1021 / ja00973a068 .
  7. ↑ R. B. Merrifield, B. Gutte. The Synthesis of Ribonuclease A  (anglicky)  // The Journal of Biological Chemistry  : journal. - 1971. - Sv. 246 . - S. 1922-1941 .
  8. ↑ Håkan Steiner, David Andreu, R. B. Merrifield. Vazba a působení cekropinu a analogů cekropinu: Antibakteriální peptidy z hmyzu  (anglicky)  // Biochimica et Biophysica Acta : deník. - 1988. - Sv. 939 , č.p. 2 . - str. 260-266 . - doi : 10.1016/0005-2736(88)90069-7 .
  9. ↑ HG Boman, I. Faye, P. Hofsten, K. Kockum, J.-Y. Lee, KG Xanthopoulos, H. Bennich, Å. Engström, R. B. Merrifield, D. Andreu. O primárních strukturách lysozymu, cekropinů a atacinů z Hyalophora cecropia  (anglicky)  // Developmental & Comparative Immunology : journal. - 1985. - Sv. 9 , č. 3 . - S. 551-558 . - doi : 10.1016/0005-2736(88)90069-7 .
  10. ↑ HG Boman, D. Wade, I. A. Boman, B. Wåhlin, R. B. Merrifield. Antibakteriální a antimalarické vlastnosti peptidů, které jsou hybridy cekropin-melittin  //  FEBS Letters : deník. - 1989. - Sv. 259 , č.p. 1 . - str. 103-106 . - doi : 10.1016/0014-5793(89)81505-4 .
  11. ↑ David Andreu, Josep Ubach, Anita Boman, Birgitta Wåhlin, David Wade, R. B. Merrifield, Hans G. Boman. Zkrácené hybridy cecropin A-melittin Významné zmenšení velikosti si zachovává silnou antibiotickou aktivitu  //  FEBS Letters : deník. - 1992. - Sv. 296 , č.p. 2 . - S. 190-194 . - doi : 10.1016/0014-5793(92)80377-S .
  12. ↑ Francesca M. Marassi, Stanley J. Opella, Padmaja Juvvadi, R. B. Merrifield. Orientace šroubovic cekropinu A ve fosfolipidových dvojvrstvách stanovená NMR spektroskopií v pevném stavu  // Biophysical  Journal : deník. - 1999. - Sv. 77 , č. 6 . - S. 3152-3155 . - doi : 10.1016/S0006-3495(99)77145-6 .
  13. ↑ Bruce Merrifield archivován 5. března 2016 na Wayback Machine  

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Tematické stránky
Slovníky a encyklopedie
Genealogie a nekropole