OPVK CZ.1.07/2.2.00/28.0184
Historie biochemie KBC/HIBC prof. Mgr. Marek Šebela, Ph.D. LS 2014/2015
Biochemie v západní Evropě a Velké Británii
Gerardus Johannes Mulder (*1802 - †1880) Mulder byl holandským organickým a analytickým chemikem. Narodil se v Utrechtu, kde studoval na univerzitě medicínu. Později se stal profesorem chemie v Rotterdamu a Utrechtu.
Byl jedním z prvních, kdo používali slovo protein (po J. J. Berzeliovi, 1779-1848). Studoval chemické složení fibrinu, albuminu a želatiny. Určil, že tyto látky obsahují společný základ C400H620N100O120, chemický radikál, který zval „protein“, a pak proměnlivé množství síry a fosforu, a to dlouho předtím, než byla pochopena polymerní povaha proteinů. Publikoval r. 1839 Předpokládal, že proteiny, které živočichové získávají z rostlinné potravy, obsahují jiné množství síry a fosforu. Zajímal se o to, jak jsou jiné složky potravy, například škrob, přeměněny na proteiny.
Adrian John Brown (*27. 4. 1852 – †2. 7. 1919) byl anglický profesor sladovnictví a pivovarnictví na Univerzitě v Birminghamu, a taktéž průkopník studia enzymové kinetiky. Narodil se v Burton-on-Trent, ve Staffordshiru, bankovnímu manažerovi Edwinu Brownovi.
Studoval místní gymnázium, své chemické vzdělání získal na Royal College v Londýně. Krátkou dobu působil jako osobní asistent u Dr. Russela na Lékařské fakultě Nemocnice Sv. Bartoloměje, po návratu do Burtonu, pracoval dalších 25 let jako chemik v pivovarnickém průmyslu. V roce 1899 odešel na na Vysokou školu pivovarnictví a sladovnictví v Birminghamu (později Birminghamská univerzita), kde se stal profesorem biologie a chemie fermentací a ředitelem Pivovarnické školy. Byl velice vytížen učením, ale jako výborný a empatický učitel byl respektován a milován svými studenty. Pro ně rovněž publikoval velmi hodnotnou učebnici "Laboratory studies for Brewing students" (1904).
Z učebnice: "Laboratory studies for Brewing students " (1904)
Stal se prvním zkušebním komisařem biologické chemie pro Ústav chemie, v roce 1911 byl zvolen členem Royal Society a prezidentem Ústavu pivovarnictví (1917-1919). Studoval fermentační procesy u bakterií a kvasinek. Jako první vyslovil myšlenku, že látky obsažené v kvasinkách, enzymy, by mohly být zodpovědné za urychlení reakcí a mohly by být považovány za samostatné entity. Později tuto myšlenku prokázal Eduard Buchner (1860-1917), když zjistil, že při fermentaci cukru stačí pouze kvasinkový extrakt. Později se věnoval enzym-substrátovým komplexům, které jsou tvořeny během metabolických reakcí, což byl základ celé pozdější enzymové kinetiky.
John Scott Haldane (*2. 5. 1860 – †14/15.3. 1936) byl skotský fyziolog. Narodil se v Edinburghu do aristokratické skotské rodiny jako čtvrtý syn Roberta Haldana, právníka. Byl vnukem skotského evangelického představitele Jamese A. Haldanea. Je znám pro své odvážné experimenty prováděné přímo na sobě, které vedly k velkým objevům o lidském těle a povaze plynů. Dokonce i svého syna v útlém mládí využíval jako pokusného králíka.
Studoval akademii a univerzitu v Edinburgu, potom univerzitu Friedricha Schillera v Jeně, v Německu. V roce 1884 absolvoval na univerzitě v Edinburghu medicínu. Byl jmenován demonstrátorem fyziologie na University College, Dundee, kde studoval složení vzduchu ve školách a doma. V roce 1887 přešel na Oxford v Londýně, kde se připojil ke svému strýci, Johnovi BurdonSandersonovi, profesorovi fyziologie, opět jako demonstrátor fyziologie. Přednášel na universitě v Glasgow, od roku 1901 byl členem New College v Oxfordu. Stal se čestným profesorem University v Birminghamu. Obdržel mnoho čestných ocenění. Také se stal prezidentem Spolku hornických inženýrů, nositelem Řýdu společníků cti britského dvora, členem Královské koleje lékařů a Královské lékařské společnosti.
Respirační fyziologie a pozorováním účinků plynů. Bezpečnost v dolech - Studoval toxické plyny z uhelných dolů a studní, zvláště oxid uhelnatý, vznikající po důlních explozích a jsoucí příčinou smrti horníků. - Popsal využití plamene bezpečnostní lampy k detekci úniku nebezpečného plynu (vysoký plamen, zhasínající plamen). - Navrhl respirátory na ochranu dýchání. - Účinky oxidu uhelnatého testoval i na svém těle a k včasnému varování úniku nebezpečného plynu navrhl využívat drobné živočichy s rychlým metabolismem (kanárek, bílé myši). - Účinky oxidu uhelnatého pozoroval a popsal na tělech horníků, kteří se udusili v dolech (višňově růžová pleť v důsledku tvorby karboxyhemoglobinu, který vytlačuje kyslík a dochází tak k udušení).
Bezpečnostní lampa Haldanova kyslíková maska
Mezi lety 1892 – 1900 zavedl nové metody pro studium fyziologie dýchání a krve. Vynalezl hemoglobinmetr k analýze krevních plynů, odhalil tzv. Haldaneův efekt, který popisuje vzájemnou interakci O2/CO2 v krvi, kdy oxygenovaný hemoglobin má menší afinitu k CO2 a deoxygenovaný naopak. V tkáních, kde je kyslík uvolňován a spotřebováván, stoupá afinita k CO2 a v plicích je naopak afinita k CO2 nízká.
Sledoval efekty plicního onemocnění silikózy způsobené inhalací křemíkového prachu.
V roce 1911 vedl vědeckou expedici do Pike‘s Peak v Coloradu s cílem studovat účinky nízkého tlaku vzduchu a aklimatizaci lidského těla ve velké nadmořské výšce. Pozoroval vlivy tlaku vzduch působící na potápěče ve velkých hloubkách, díky kterým vyvinul dekompresní komory pro jejich přípravu na působení vysokého tlaku a zavedl také dekompresní tabulky, kterými se potápěči řídí, aby předešli Kesonově nemoci.
Dekompresní komora
Dekompresní tabluka
Během první světové války se zaměřil na práci s obětmi plynového útoku Němci a vynalezl tzv. kyslíkové stany, přenosné přístroje k léčbě otravy plynem.
JS Haldane, The Philosophical Basis of Biology: Donnellan Lectures, University of Dublin, 1930 , Hodder and Stoughton Limited (1931). JS Haldane and JG Priestley, Respiration, 2nd Ed, Oxford University Press (1935).
JS Haldane, The Philosophy of a Biologist, 2nd Ed, Oxford University Press (1936). Martin Goodman, Suffer and Survive: The Extreme Life of J.S. Haldane, Simon & Schuster Ltd (2007)
JS Haldane, The Philosophical Basis of Biology: Donnellan Lectures, University of Dublin, 1930 , Hodder and Stoughton Limited (1931). JS Haldane and JG Priestley, Respiration, 2nd Ed, Oxford University Press (1935). JS Haldane, The Philosophy of a Biologist, 2nd Ed, Oxford University Press (1936). Martin Goodman, Suffer and Survive: The Extreme Life of J.S. Haldane, Simon & Schuster Ltd (2007)
Frederick Gowland Hopkins (*20. 6. 1861 – †16. 5. 1947) Anglický biochemik, který byl spolu s holandským lékařem Christiaanem Eijkmanem oceněn Nobelovou cenou za objev vitamínů (1929). Narodil se v Eastbourne. Jeho otec, bratranec básníka Gerarda Manley Hopkinse, zemřel velice brzy. Frederick se začal již v osmi letech zabývat přírodou. A ve svých sedmnácti letech publikoval svůj první článek v časopisu The Entomologist. Studoval na City of London School, odkud byl později vyloučen. Po pár letech práce v pojišťovnictví se vrátil ke studiu chemie, externě na University of London, kde si jeho excelentní práce všiml Dr. Thomas Stevenson. Jmenoval jej asistentem ve svých forensních laboratořích v Guy‘s Hospital, kde později vystudoval medicínu a vyučoval fyziologii a toxikologii. V roce 1988 byl pozván na University of Cambridge vyučovat a studovat chemickou fyziologii (jako předchůdce biochemie). V roce 1910 byl zvolen členem Trinity College, a v roce 1914 byl jmenován prvním profesorem biochemie na Cambridge university. Tato pozice mu umožnila více se věnovat svému výzkumu a za jeho působení začala výuka i výzkum v oblasti biochemie vzkvétat a rozrůstat se po celé Anglii a později i ve světě. V době, kdy umíral, 75 jeho bývalých studentů po celém světe se stalo profesory biochemie.
V roce 1898 si vzal Jessie Anne Stephens a měl s ní dvě dcery. Kromě Nobelovy ceny získal mnoho dalších – v roce 1905 se stal členem Royal Society, která jej vyznamenala Královskou medailí (Royal Medal, 1918) a Medailí Sira Copleyho (Copley Medal, 1926). Byl pasován na rytíře v roce 1925, králem Jiřím V. V roce 1935 získal Řád za zásluhy (Order of merit), což je britská nejexklusivnější cena civilního uznání. V letech 1930 – 1935 byl prezidentem Royal Society a v roce 1933 prezidentem Britské asociace pro pokrok ve vědě (British Association for the Advancement of Science).
Významné objevy a Nobelova cena Poznatky o tvorbě a ukládání kyseliny mléčné ve svalech při nedostatku kyslíku později velmi otevřely cestu Archibaldu Hillovi a Ottovi Fritzi Meyerhofovi k objevení faktu, že pro kontrakci svalů je důležitá energie získaná cyklickým metabolismem sacharidů.
V roce 1912 publikoval práci, díky které se proslavil nejvíce. Zde demonstruje na několika experimentech při krmení zvířat, jak strava složená pouze z čistých proteinů, sacharidů, tuků, minerálů a vody není dostatečná pro normální zdravý růst. To jej přinutilo přemýšlet o existenci neznámých látek přítomných v malém množství v normální stravě, důležitých pro zdravý růst a přežití. Tyto doplňkové potravinové faktory („accessory food factors“), jak je nazýval, později přejmenoval na vitamíny. Později, získal za tento objev, s Christiaanem Eijkmanem, Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu (1929). Odhalil, že máslo neobsahuje žádné vitamíny a díky němu se od roku 1926 vyrábí margarín obohacený vitamíny. V roce 1901 objevil aminokyselinu tryptofan, když ji poprvé izoloval pomocí hydrolýzy kaseinu. Objev glutathionu (1921) je s ním taktéž spojován. Izoloval jej z různých zvířecích tkání. Nejprve navrhoval, že se jedná o dipeptid kyseliny glutamové a cysteinu. Později došel k závěru, že jde o tripeptid kyseliny glutamové, cysteinu a glycinu, který souhlasil s výsledky nezávislé práce Edward Calvin Kendalla.
L-Tryptofan
Glutathion
Arthur Harden (*12.10. 1865 – †17.6. 1940)
Sir Arthur Harden byl anglický biochemik a laureát Nobelovy ceny za chemii, kterou získal v roce 1929 společně se švédským organickým chemikem a biochemikem německého původu Hansem Karlem Augustem Simonem von Eulerem-Chelpinem (18731964), a to za výzkum fermentace cukrů a kvasných enzymů.
Narodil se v Manchesteru. Rodiče Arthura Hardena, otec Albert Tyas Harden and matka Eliza mu zajistili dobré vzdělání jako jedinému synovi vedle několika sester. Navštěvoval soukromou školu ve Victoria Parku (1873-1877) a studoval na koleji Tettenhall ve Staffordshiru (1877-1881). Od roku 1882 pokračoval na Viktoriině univerzitě v Manchesteru (The Owens College), kde výuku chemie řídil Sir Henry Enfield Roscoe, který proslul výzkumem sloučenin vanadu a objevy v oblasti fotochemie. Arthur Harden studium ukončil v roce 1885 s vynikajícími výsledky. V roce 1886 získal Daltonovo stipendium, které mu umožnilo pracovat po dobu jednoho roku na univerzitě v Erlangenu u Otto Fischera, kde se věnoval přípravě a vlastnostem nitrosonaftylaminu. Po získání doktorátu (1888) a návratu do Manchesteru pracoval na univerzitě jako asistent (později odborný asistent) a demonstrátor až do roku 1897. Před odchodem odtud se Arthur Harden věnoval například studiu působení světla na směs oxidu uhelnatého a chloru, ale byl aktivní především ve výuce – přednášel a podílel se na psaní učebnic pro studenty chemie. Poté nastoupil jako chemik na Britském ústavu preventivní medicíny v Londýně (založen 1891), ze kterého se později stal Jennerův (1898) a nakonec Listerův ústav (1903), což bylo v jeho kariéře zlomové a rozhodující.
Zpočátku se v novém působišti vědě nevěnoval na plný úvazek neboť také vyučoval kurzy chemie zaměřené na analýzu vody a potravin pro mediky. V roce 1907 se tam stal vedoucím spojených oddělení chemie a biochemie. V této pozici setrval až do ochodu na odpočinek v roce 1930, avšak i poté nadále pokračoval ve vědecké práci. V roce 1912 získal titul profesora biochemie na Londýnské univerzitě, to již měl za sebou vynikající a převratné vědecké výsledky. Od roku 1898 se zabýval chemií baktérií např. bakteriálními toxiny. Později se střed jeho zájmu posunul k alkoholovému kvašení. K této práci byl zpočátku stimulován svým kolegou Allanem Macfadyenem, který byl jako většina mikrobiologů té doby podnícen aktuálním Buchnerovým objevem enzymů, tedy skutečnosti, že fermentace cukru lze docílit bezbuněčným extraktem kvasnic a tudíž bez přítomnosti intaktních buněk (1896-1897). Extrakt kvasnic (obsahující „zymasu“) měl v tomto ohledu dvě nevýhody, které přímo vybízely k dalšímu studiu: 1) sám o sobě produkoval alkohol a CO2 bez nutnosti přídavku cukru (autofermentace), 2) rychle ztrácel svoji schopnost fermentovat.
Harden zjistil, že enzym bez přídavku cukru působí na glykogen produkovaný kvasinkami a pokud je tento vyčerpán, proces skončí. Pokles schopnosti fermentovat vysvětlil proteolytickou destrukcí zymasy. Klíčové Hardenovy objevy byly v letech 1900-1914. Během studia zmíněného kvašení příšel se svými spolupracovníky na dva zásadní objevy. Tím prvním bylo nalezení termostabilní a dialyzovatelné látky, která je potřebná k funkci zymasy a bez jejíž přítomnosti nelze enzymově přeměňovat cukr na alkohol. Harden neznal strukturu této látky, pouze zjistil přítomnost kyseliny fosforečné. Koenzym NAD+ (nikotinamidadenindinukleotid) byl teprve později definován Hansem von Eulerem, který byl rovněž autorem jeho prvního názvu kozymasa (1931). Druhým Hardenovým zjištěním byla důležitost role fosfátu v procesu alkoholového kvašení spojená s objevy fosforečných esterů sacharidů (1906). Je nutné zmínit, že na těchto výsledcích se podílela řada žáků a spolupracovníků Arthura Hardena např. William John Young (18781942), Robert Robison (1883-1941), Francis Robert Eden baron Henley (1877-1962) a Marjorie Giffen Macfarlaneová. Jejich jména a zásluhy se odrážejí i v čestném pojmenování fosforečných esterů sacharidů: glukosa-6-fosfátu (Robisonův ester) a fruktosa-1,6-bisfosfátu (Hardenův-Youngův ester).
Harden nevěřil že tvorba cukerných fosfátů souvisí s produkcí alkoholu a CO2, tedy že jde o intermediáty v řetězu reakcí, neboť nerad spekuloval. Domníval se však, že takovým metabolitem by mohl být methylglyoxal. Během 1. světové války se věnoval (aby přispěl k válečnému úsilí státu) výzkumu potravinových faktorů (vitamínů), jejichž nedostatek se odráží v chorobách beri-beri a kurděje, které se objevily i v britských jednotkách bojujících v Asii a Africe. Dnes víme, že jde o thiamin (vitamín B1) respektive kyselinu L-askorbovou (vitamín C). Arthur Harden byl zakládajícím a dlouholetým spolueditorem časopisu The Biochemical Journal (v letech 1913-1938, spolu s fyziologem Williamem Maddockem Baylissem). V roce 1936 se Arthur Harden stal za své vědecké objevy a zásluhy rytířem Řádu britského impéria („Knight Commander of the Order of the British Empire”). Jako člen Královské společnosti v Londýně (od roku 1909) obdržel v roce 1935 její prestižní Davyho medaili za chemický výzkum. Byl nositelem řady čestných doktorátů Oženil se v roce 1890. Jeho manželka Georgina Sydney Bridge (zemřela v roce 1928) pocházela z Nového Zélandu. Sir Arthur Harden zemřel bezdětný v roce 1940 ve svém domě v Bourne Endu, Buckinghamshire.
Gabriel Bertrand (*17. 5. 1867 – †20. 6. 1962) Byl to francouzský farmakolog, biochemik a bakteriolog. Do biochemie zavedl pojem oxidasa a stopové prvky. Jeho otec byl obchodník a výrobce alkoholu, připravoval bylinné likéry. Zájem o přírodní vědy se v něm probudil brzy. Docházel do Národního muzea přírodní historie (Museum National d'Histoire Naturelle) a od roku 1886 zde působil jako student chemické školy Edmonda Fremy o 4 roky později se stal asistentem na katedře chemie aplikované na organické látky. V roce 1886 také začal studovat farmacii, kterou absolvoval v roce 1894 Doktorát ukončil o deset let později. Již v roce 1900 byl však jmenován na žádost Emile Duclauxa členem nově vytvořeného Oddělení biochemie Pausteurova ústavu. Po smrti Duclauxa převzal Bertrand jeho kurzy a v roce 1908 byl jmenován vedoucím, tak působil až do důchodu.
Zavedení termínu "oxidasa„ Ve své disertační práci řešil problematiku konverze sorbitolu na sorbosu. Demonstroval, že ke konverzi je potřeba bakterie Bacterium xylinum a proces, který probíhá v přítomnosti kyslíku, nazval oxidace. Dále zkoumal procesy tmavnutí a tuhnutí latexu z mízy stromu Toxicodendron vernicifluum, který Japonci používají k lakování nádob. Objevil, že za změnu barvy je opět zodpovědná oxidace, a to fenolu – lakolu, tvrdnutí je způsobeno oxidací urushiolu v přítomnosti jiné látky – lakasy.
Toxicodendron vernicifluum
Struktura urushiolu
R= R= R= R= R=
(CH2)14CH3 nebo (CH2)7CH=CH(CH2)5CH3 nebo (CH2)7CH=CHCH2CH=CH(CH2)2CH3 nebo (CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH=CHCH3 nebo (CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH2 a další.
Následně zjistil, že i jiné fenolové sloučeniny podstupují podobné oxidační reakce, taktéž v přítomnosti látek podobných lakase. V roce 1896 poprvé použil termín oxidasa pro tyto oxidující enzymy a následující rok publikoval několik studií o oxidasách.
Objev stopových prvků Další významný pokrok v analýze enzymů udělal Bertrand, když zaznamenal, že popel lakasy obsahoval velký podíl manganu. Doposud byla brána přítomnost minerálních látek v rostlinách jako vedlejší. Bertrandova práce a jeho tvrzení, že nedostatek manganu způsobuje přerušení růstu rostliny, změnily náhled na tuto problematiku. Pozdější studie vysoce purifikovaných lakas z různých odrůd stromů prokázaly, že aktivním kovovým iontem není mangan, ale měď.
Struktura laccasy
Ukázal, že i vývoj plísně Aspergillus niger je výrazně ovlivněn přítomností i velmi malého množství manganu. Následně shrnul, že kovy mohou být podstatnou částí enzymů a dokonce nezbytnou funkční částí oxidačních enzymů. Z vyplývajících studií poté vyvinul představu o tzv. stopových prvcích a jejich důležitosti pro metabolismus. Organické efekty různých kovů byly popsány v několika publikacích. Mnoho vědců poté odhalilo příčinu dříve diagnostikovaných patologických stavů, jako důsledek nedostatku stopových prvků.
Publikace Gabriela Bertranda: “Sur le latex de l’arbre à laque,” in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris), 118 (1894), 1215–1218 “Sur la présence simultanée de la laccase et de la tyrosinase dans le sue de quelques champignons,” in Comptes rendusde l’Académie des sciences (Paris), 123 (1896), 463–465.
"Recherches sur la laccase, nouveau ferment soluble, à propriétés oxydantes,” in Annales de chimie, 12 (1897), 115–140, “Sur l’emploi favorable du manganése comme engrais,” in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris), 141 (1905), 1255–1257. “Influence du managnésesur le devéloppement de l’Aspergillis niger in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris), 152 (1911), 225–228. “Influence combinée du zinc et du managèse sur le développement de l’ Aspergillis niger,” in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris), 152 (1911), 900–902. “Influence du zinc et du manganése sur la composition minérale de l’ Aspergillis niger,” in Comptes rendus de l’Académie des sciences (Paris), 152 (1911),,1337–1340 .
John James Rickard Macleod (*6. 9. 1876 – †16. 3. 1935) Macleod byl skotský biochemik a fyziolog, který se zabýval metabolismem sacharidů. Byl jedním z objevitelů insulinu, a to v době, kdy byl profesorem fyziologie na univerzitě v Torontu. V r. 1923 získal spolu s Frederickem Bantingem (1891-1941) Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu.
Zdroj: Wiki
Narodil se u Dunkeldu, jeho otec Robert byl kněz. Po přestěhování chodil na střední školu v Aberdeenu, kde studoval později na univerzitě medicínu. V r. 1898 získal doktorát medicíny a posléze byl stipendistou v Lipsku, kde se věnoval biochemii. Po návratu dostal místo demonstrátora a přednášejícího na Lékařské fakultě při Londýnské nemocnici (Universita královny Marie) a posléze doktorát na univerzitě v Cambridge. V r. 1903 odešel do Spojených států.
V Ohiu na Univerzitě Západní rezervy zůstal 15 let. Po válce přijal místo na Torontské univerzitě, stal se ředitelem fyziologické laboratoře, zabýval se např. problematikou mykobaktérií, metabolismu kreatininu nebo cirkulací krve v mozku. Od r. 1905 se věnoval diabetes, publikoval na toto téma odborné práce. V r. 1920 byl kontaktován mladým F. Bantingem, aby mu umožnil experimenty s léčbou diabetes u psů pomocí extraktů pankreatu¨, byl však skeptický a předpokládal, že zásadní podíl na regulaci krevní glukosy má nervový systém. Přes Macleodovu skepsi ho Banting svým nadšením přesvědčil, dostal laboratoř, experimentální zvířata a jako asistenta Macleodova studenta C. H. Besta (1899-1978). Během profesorova prázdninového pobytu ve Skotsku Banting s Bestem získali fungující extrakt pankreatu a úspěšně jeho pomocí dokázali snížit hladinu glukosy v krvi psa s odstraněným pankreatem. Po návratu byl Macleod stále skeptický a požadoval další ověřovací experimenty, úspěšné výsledky pak Macleod prezentoval na konferenci, což vzbudilo Bantingovu nevoli. Na první publikaci však
čestně odmítl spoluautorství. Pro přečištění alkoholového extraktu pankreatu za účelem vyššího výtěžku insulinu angažoval biochemika Jamese Collipa (1892-1965) a činnost celé laboratoře podřídil souvisejícímu výzkumu. Od prvních klinických pokusů se Banting cítil odstrčený a v laboratoři bylo velké napětí. Klinické pokusy totiž koordinoval Macleod. V r. 1923 se objevil první úspěšný léčebný pokus a po něm pak další. V létě téhož roku Macleod v Námořní biologické stanici St. Andrews v Novém Brunšviku studoval kostnaté ryby s oddělenými oblastmi hroznovitých buněk a buněk ostrůvků v pankreatu a prokázal, že insulin se tvoří v druhých jmenovaných. Pokračovaly však spory s Bantingem, který se snažil přivlastnit si veškerý kredit z experimentů s insulinem. V r. 1928 se Macleod vrátil do Skotska jako profesor fyziologie a později děkan Lékařské fakulty univerzity v Aberdeenu. V l. 19291933 byl též členem Rady medicínského výzkumu. Napsal text vysvětlující jeho roli v objevu insulinu, ale neúčastnil se dalších polemik s Bantingem, který ho nenáviděl. Od odjezdu z Toronta už s Bantingem nepromluvil. Nepracoval už nikdy na insulinu. Zabýval se však jiným výzkumem a vyvrátil např. své dřívější představy o roli CNS v metabolismu glukosy.
Po Bantingově smrti při leteckém neštěstí v r. 1941 se Best údajně snažil vymazat jména Macleod a Collip z historie objevu. Teprve v r. 1950 byla role všech čtyř objektivně zhodnocena. Pohled na osobu Macleoda byl dlouho zbytečně negativní, teprve po Bestově smrti uvolnila Torontská univerzita dokumenty, které umožnily rekonstruovat, jak se věci ve skutečnosti měly. Během života se autorsky podílel na článcích v počtu 200 a napsal též jedenáct knih, zejména učebnic fyziologie. Byl uznávaným fyziologem už před záležitostí s insulinem. Byl členem vědeckých společností (Kanada, USA, UK, Německo). Neudělení Nobelovy ceny v r. 1923 C. H. Bestovi považoval Banting za neférové, podělil se s ním o finančním prémii. Stejně tak se Macleod podělil s Collipem. Výbor pro udělení Nobelovy ceny oceňoval význam Macleoda pro interpretaci dat, řízení klinických experimentů a veřejnou prezentaci výsledků. V r. 1972 Nobelova nadace oficiálně přiznala, že opomenutí Besta při udělení ceny v r. 1923 bylo chybou. Sami Best a Banting však opomněli přiznat dřívější objevy Paulesca.
Frederick Griffith (1877 - 1941) Griffith byl britský bakteriolog, který se zabýval epidemiologií a patologií bakteriální pneumonie. Je znám pro tzv. Griffithův experiment demonstrující bakteriální transformaci. Narodil se v Hale, hrabství Lancashire, v roce 1877 (den a měsíc neznámý). Studoval Liverpool University, poté pracoval v Laboratoři Josepha Tie v nemocnici Liverpool Royal Infirmary. V roce 1910 začal pracovat pro vládu Spojeného království.
Tato laboratoř se stala Patologickou laboratoří ministerstva zdravotnictví, kde Griffith působil jako lékař. Přestože laboratoře skýtaly pouze základní a jednoduché vybavení, spolu se svým kolegou Williamem M. Scottem byli schopni ve své době udělat kus práce. Klíčové experimenty prováděl zejména ve 20. letech. Po vypuknutí 2. světové války byla laboratoř rozšířena v Emergency Public Health Laboratory Service.
Griffithův experiment Poprvé proběhl v roce 1928. Dokazoval, že bakterie jsou schopny přenášet genetickou informaci prostřednictvím procesu zvaného transformace. Griffith sledoval infekci myší pneumokokem Streptococcus pneumoniae. Sledoval dvě formy bakteriálních kmenů pneumokoka – II-R (rough) a III-S (smooth). III-S forma disponuje polysacharidovým ochranným povrchem, který tyto bakterie chrání před imunitním systémem hostitele. V případě napadení tedy hostitel podléhá nemoci a umírá. Na rozdíl od III-S formy (virulentní), II-R forma (nevirulentní) tento povrch postrádá, a proto je náchylná vůči obranným mechanismům hostitelského organismu. Hostitel tak nepodléhá infekci. V experimentu byly bakterie formy III-S usmrceny pomocí tepla a přidány k bakteriím II-R formy. Zatímco samotné teplem usmrcené bakterie nebyly schopny infikovat hostitele, kombinace obou forem injektovaných hostiteli (usmrcených virulentních a živých nevirulentních) byla schopna jej zabít. Dokonce bylo možno poté z hostitele izolovat živé, jak virulentní, tak nevirulentní formy. Z toho Griffith usoudil, že II-R typ byl transformován v buňky bakterií typu III-S tzv. transformačním principem, který nějakým způsobem umožnil předat informaci z mrtvých III-S bakterií nevirulentním IIR bakteriím.
Později bylo upřesněno, že transformační princip je založen na přijetí DNA mrtvých III-S bakterií bakteriemi typu II-R. Díky získanému genu zodpovědnému za tvorbu ochranné kapsule se stal odolný vůči imunitnímu systému i původně nevirulentní II-R kmen. Přesný původ transformačního principu (DNA) byl později ověřen experimenty provedené Avery McLeodem, McCartym a Hersheyem a Chaseovou. Ve
spojení
se
studiem sérologických typů bakterie Streptoccoccus pyrogenes studoval akutní zánět mandlí – jeho následky, epidemiologii a bakteriologii a výsledky studií spolupublikoval v roce 1931. V roce 1934 získal mnoho poznatků o obyčejném zánětu hrtanu, který může vést ke spále, často fatální poporodní horečce nebo až ke streptokokové sepsi. Později také zjistil, že tento streptokok často doprovází bakteriální pneumokokovou infekci, zodpovědnou za pneumonii. Poukázal na možnost, jak může vznikat resistence bakterií vůči antibiotikům. V roce 1967 pozoroval in vitro bakteriální transformaci u pneumokoků. Později (1969) pozoroval transformaci in vivo, během duální infekce streptokokem (Streptoccoccus pyogenes), a zároveň pneumokokem (Streptoccoccus pneumoniae), kdy je pacientovi podáváno antibiotikum erythromycin, na které může neresistentní pneumokok od resistentního streptokoka získat resistentní gen a stát se tak nově-resistentní vůči erythromycinu.
Streptoccoccus pyogenes
Streptoccoccus pneumoniae
Albert Jan Kluyver (3. 6. 1888 – 14. 5. 1956) Holandský mikrobiolog a biochemik. Narodil se ve městě Breda jako druhé dítě a jediný syn Marie Honinghové a Jana Cornelise Kluyvera, inženýra a později profesora matematiky v Leidenu. Od roku 1905 studoval Technickou univerzitu v Delftu a o pět let později absolvoval v oboru chemické inženýrství. Poté se stal asistentem profesora G. van Itersona v Technické botanické laboratoři, kde začal pracovat na biochemickém určení cukrů, jejíž výsledky později publikoval (Biochemische SuiKerbepalingen, 1914) V roce 1916 odešel působil jako konzultant na Oddělení zemědělství, průmyslu a obchodu na ostrově Java. V roce 1922 se vrátil na Technickou univerzitu v Delftu jako vedoucí oddělení obecné a aplikované mikrobiologie a mikrobiologických laboratoří. Jeho hlavní výzkum se zabýval průmyslovou mikrobiologií, fyziologií a biochemií půdních mikroorganismů a biologickou fixací dusíku. Stal se zahraničním spolupracovníkem US National Academy of Sciences (1950) a Královské společnosti v Londýně (1952).
V práci Biochemische Suikerbepalingen (1914) popisuje měření oxidu uhličitého produkovaného kvasinkami v průběhu aerobní inkubace v roztoku cukru. Pomocí těchto pozorování navrhl použít některé druhy kvasinek ke stanovení koncentrace cukru ve směsi.
V roce 1924 studoval Acetobacter suboxydans a zdůraznil jeho důležitost v produkci sorbosy, látky pro komerční výrobu kyseliny askorbové. Na konci 20. let začal spolupracovat se společností Netherlands Yeast and Alcohol Manufacturing Company. Odhalení různých metabolických procesů poté aplikoval pro studium alkoholové fermentace, fosforylace, asimilačních procesů, původ a mechanismu biokatalyzátorů, a taktéž rozklad celulózy v bachoru krav a také jich využil pro klasifikaci mikroorganismů (jako člen Mezinárodní komise pro nomenklaturu a klasifikaci Mezinárodního kongresu pro mikrobiologii).
V roce 1926 publikoval spolu s Hendrickem Jeanem Louisedm Donkerem článek "Die Einheit in der Biochemie" („Jednota v biochemii"), kde prezentuje svá tvrzení, že všechny organismy jsou na biochemické úrovni jednotné. Ve spolupráci s A. Mantenem publikoval práci “Some Observations on the Metabolism of Bacteria Oxidizing Molecular Hydrogen” (1942), kde popsal, využití biochemických vlastností k dalšímu členění rodů. Jeho největší vliv mělo však tvrzení o principu přenosu vodíku jako základní rys všech metabolických procesů. Je taktéž považován za otce „srovnávací biochemie“, která popisuje extrapolaci studovaných chemických procesů z bakterií na vyšší organismy. V roce 1953 byl oceněn Medailí Sira Copleyho (Copley medal). •Woods, D. D. (1957). "Albert Jan Kluyver 1888-1956". Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 3: 109–126. doi:10.1098/rsbm.1957.0008. •Spath, Susan B. (1999). C.B. Van Niel and the Culture of Microbiology, 1920–1965 (PhD). University of California, Berkeley. 308t 1999 385. •Singleton, J. (2000). "From bacteriology to biochemistry: Albert Jan Kluyver and Chester Werkman at Iowa State". Journal of the History of Biology 33 (1): 141–180. doi:10.1023/A:1004775817881. PMID 11624416. •Theunissen, B. (1996). "The beginnings of the ?Delft Tradition? Revisited: Martinus . Beijerinck and the genetics of microorganisms". Journal of the History of Biology 29 (2): 197–228. doi:10.1007/BF00571082. PMID 11613330. •Kluyver, Albert J.; Donker, H.J.L. (1926). "Die Einheit in der Biochemie". Chem. Zelle Gewebe 13: 134–190. •Kamp, A.F.; La Rivière, J.W.M.; Verhoeven, W. (1959). Albert Jan Kluyver: his life and work. Interscience Publishers. p. 20. •Kluyver, Albert Jan (1931). The chemical activities of micro-organizms. University of London Press. p. 5.
Jack Drummond
(*12. 1, 1891 - †4/5. 8. 1952) Významný anglický biochemik, proslulý svou odborností na výživu. Narodil se v Leicesteru, jako syn plukovníka Královského jízdního dělostřelectva, Johna Drummonda a jeho ženě Gertrudě Drumond. Po smrti svého otce byl adoptován a vychováván jeho sestrou Marií, která žila blízko Charltonu. Její muž byl vysloužilý kapitán kormidelník. Navštěvoval školu Johna Roana v Greenwichi poté Strand School na King‘s College London ve Strandu. Jeho původ zůstává nejasný. Neexistuje žádný rodný list a není známo, co se stalo s jeho matkou. 17. června 1915 se oženil s Mable Helen Straw, která také absolvovala East London College, po 24 letech se rozvedli, Jack si vzal svou sekretářku a spoluautorku Anne v roce 1940. Měli jedinou dceru Elizabeth.
Po absolvování oboru chemie s vyznamenáním v roce 1912 na East London College (nyní Queen Mary, University of London) se stal výzkumným asistentem na oddělení fyziologie na King‘s College London, pod vedením Otto Rosenheima a profesora W. D. Halliburtona. V roce 1914 se přestěhoval do Cancer Hospital Research Institutu, kde pracoval Casimir Funk, známý pro svůj termín vitamine (z vital amine). A zde se poprvé začal Drummond zajímat o výživu. Halliburton mu nabídl spolupráci v oblasti výzkumu másla a margarínu, kde měl studovat v tucích rozpustné vitamíny. Po přesunu na University College London (UCL) v roce 1919 se věnoval fyziologické chemii, předchůdci moderní biochemie. Navrhl názvosloví vitamínů – ne všechny vitaminy obsahují aminoskupinu – odsud vitamin A, B, C – bez koncového „e“.
V roce 1922 se ve věku 31 let stal prvním profesorem biochemie na UCL, a působil zde také jako děkan na Fakultě lékařských věd (1929-1932). Ve třicátých letech se mu úspěšně podařilo izolovat čistý vitamin A. V té době se začal intenzivně zabývat výživou v praxi a studoval výživu v Anglii napříč 500letou historií.
VITAMIN A (2E,4E,6E,8E)-3,7-Dimethyl-9-(2,6,6-trimethyl-1cyclohexen-1-yl)-2,4,6,8-nonatetraen-1-ol (Retinol) Sumární vzorec: C20H30O Mol. Hmotnost: 286.4516 g/mol
Později, se svou budoucí ženou, shrnul výsledky své práce ve formě knihy „The Englishman‘s Food: A history of five centuries of english diet“ (1939). V roce 1939, během začátku války, byl důležitým konzultantem v oblasti kontaminace jídla s Ministerstvem pro výživu. A později byl jmenován jeho vědeckým poradcem. Na základě zdravých výživových zásad vypracoval plán pro příděl jídla během války, což byla dobrá příležitost jak útočit proti „dietetické nevědomosti“. Věřil nejen v udržení, ale i dokonce v celkové zlepšení zdraví národa (zavedení potravin s více proteiny a vitamíny pro nejchudší ve společnosti, omezení masa, tuků, cukrů a vajíček pro ostatní). Následné studie po válce ukázaly, že navzdory přerozdělování a stresu z války, zdraví populace se zlepšilo. Drummond se stal nutričním poradcem pro Vrchní velitelství spojeneckých expedičních sil (1944) a pro spojenecké kontrolní komise v Německu a Rakousku (1945).
Téhož roku se stal ředitelem výzkumu v Boots Pure Drug Company (do roku 1946 zůstal nadále i na Ministerstvu pro výživu). Pro mnoho kolegů byla tato změna instituce překvapením. Člověk, který veřejně prosazoval důkladné testování agrochemikálií, je nyní zodpovědný za vývoj možných škodlivých herbicidních přípravků. Drummond se zde angažoval ve výzkumu zdrojů léčiv proti tropickým nemocem. Po nástupu nového ředitele byl však tento výzkum pro nedostatek financí zastaven. V noci ze 4. na 5. srpna roku 1952 byl spolu s manželkou a jejich desetiletou dcerou zavražděn, blízko městečka Lurs v severní Francii na dovolené.
William Thomas Astbury (Bill Astbury) (*25. 2. 1898 - †4. 6. 1961) Anglický fyzik a molekulární biolog. Je považován za průkopníka strukturních analýz biologických molekul pomocí rentgenové difrakce. Položil základy k objevení sekundárních struktur proteinů (α-helix a ßskládaný list, stejn2 jako Linus Pauling). Narozen v Longtonu, Staffordshire jako čtvrtý ze sedmi dětí. Jeho otec, William Edwin Astbury byl hrnčířem. Díky tomu, že dostal stipendium na Longton High School, nemusel pokračovat ve šlépějích svého otce. Jeho zájem o studium byl ovlivněn učitelem chemie a dokonce i ředitelem (taktéž chemik). Jako výborný a pilný student korunoval své studium Zlatou medailí Vévody ze Sutherlandu (zakladatel Longton High School), a poté dostal lokální stipendium na Jesus College v Cambridge. Nebyl to typický „šprt“. Hrál výborně kriket, amatérské divadlo, maloval. Se svými bratry sdílel lásku k hudbě, hrál velmi dobře na piano a housle.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:JesusCollegeCambridgeMasterGate.jpg
Po dvou semestrech na Univerzitě v Cambridge, byl nucen, během první světové války, studium přerušit a nastoupit do vojenské služby. Kvůli problémům se slepým střevem byl vyslán k léčbě do Royal Society Medical Corps, ve městě Cork v Irsku, kde potkal i svou nastávající manželku Frances Gould. Později se vrátil do Cambridge a dokončil poslední rok studia se specializací na fyziku. V roce 1922 se oženil a měl dvě děti, syna Billa a dceru Maureen.
Na doporučení svého profesora A. Hutchinsona měl tu čest spolupracovat s Willamem Braggem v laboratořích na Univerzitní Vysoké škole v Londýně. V roce 1923 spolu odešli do Davy-Faraday laboratoří Royal Institutu v Londýně. Zde potkal mnoho významných vědců, např. Kathleen Londsdale, J. D. Bernal. Publikoval články do časopisu „Classic crystallography“ věnující se studiu struktury kyseliny tartarové. V roce 1928 byl jmenován docentem fyziky textilu na Univerzitě v Leedsu. Později byl jmenován lektorem fyziky (1937) a profesorem biomolekulární struktury v roce 1947. Působil zde až do své smrti (1961). V roce 1940 byl zvolen členem Royal society (FRS). V jeho upomínku stále existuje Astburyho centrum pro strukturní molekulární biologii v Leeds. Později dostal mnoho ocenění a čestných titulů.
Rentgenové difrakční studie vláknitých proteinů: V Leedsu započal studium strukturních vlastností vláknitých látek na keratinu, který netvoří pravidelné krystaly tak, jako předchozí studované látky. Při sledování difrakčních obrazců vláken vlhké ovčí vlny (složené z keratinu) pozoroval významné změny během jejich napínání. Na základě těchto změn byl schopen odvodit opakující se motivy se vzdáleností 0,51 nm. Později podal základ pro odvození sekundárních struktur (α-helix a ßskládaný list). http://en.wikipedia.org/wiki/File:KeratinF9.png
Byl první, kdo navrhl existenci vodíkových můstků, které zprostředkovávají interakce mezi polypeptidovými řetězci a stabilizují struktury proteinů (1931). Později se přesunul ke studiu dalších proteinů (myosin, epidermin, fibrin). Z difrakčních obrazců byl schopen odvodit, zda se jedná o šroubovicové a složené struktury.
Dalším předmětem studia se stala i DNA. K analýze mu byl zaslán vzorek izolovaný z telecího brzlíku švédem Torbjörnem Casperssonem (rok 1937). Z difrakčních obrazců byl Astbury schopen odvodit vzdálenosti opakujících se struktur (2.7 nm) a bazí ležících od sebe 0,34 nm. Tyto výsledky taktéž prezentoval na symposiu v laboratoři Cold Spring Harbor, v roce 1938, které srovnával s délkou vazeb v polypeptidovém řetězci (později upřesněná vzdálenost mezi bázemi na 0,332 nm).
http://en.wikipedia.org/wiki/File:DNA_Structure%2BKey%2B Labelled.pn_NoBB.png
Přestože jeho primitivní data neumožnila odvodit strukturu DNA správně, jeho poznatky inspirovaly k hlubším studiím Linuse Paulinga, později Maurice Wilkinse, Rosalindu Franklin. A konečně Jamese Watsona a Francise Cricka, kteří v roce 1953 odvodili přesnou a správnou strukturu molekuly DNA.
•Astbury WT and Woods HJ. (1931) "The Molecular Weights of Proteins", Nature, 127, 663-665. •Astbury WT and Street A. (1931) "X-ray studies of the structures of hair, wool and related fibres. I. General", Trans. R. Soc. Lond., A230, 75-101. •Astbury WT. (1933) "Some Problems in the X-ray Analysis of the Structure of Animal Hairs and Other Protein Fibers", Trans. Faraday Soc., 29, 193-211. •Astbury WT and Woods HJ. (1934) "X-ray studies of the structures of hair, wool and related fibres. II. The molecular structure and elastic properties of hair keratin", Trans. R. Soc. Lond., A232, 333394. •Astbury WT and Sisson WA. (1935) "X-ray studies of the structures of hair, wool and related fibres. III. The configuration of the keratin molecule and its orientation in the biological cell", Proc. R. Soc. Lond., A150, 533-551. •Neurath H. (1940) "Intramolecular folding of polypeptide chains in relation to protein structure", J. Phys. Chem., 44, 296-305.
•Taylor HS. (1942) "Large molecules through atomic spectacles", Proc. Am. Philos. Soc., 85, 1-12. •Huggins M. (1943) "The structure of fibrous proteins", Chem. Rev., 32, 195-218.
David Keilin (*21. 3. 1887 – †27. 2. 1963) David Keilin byl anglický biolog a biochemik polského původu. Narodil se v Moskvě, jeho otec byl obchodníkem, ale brzy se rodina vrátila do Polska. Od dětství trpěl astmatem, byl vzděláván matkou a guvernantkou do věku 10ti let. Pak nastoupil na soukromé polské gymnázium ve Varšavě (státní školy byly tehdy jen ruské). Po jeho absolvování odešel nejdříve do Lutychu a potom do Paříže s plány stát se doktorem medicíny. Povolání lékaře se s ohledem na svoje zdraví vzdal, začal s filozofií, ale po náhodné návštěvě biologické přednášky (úkryt před deštěm) se jeho priority změnily.
Zdroj: BMFRS
Biolog-parazitolog Maurice Caullery (1868-1958) mu nabídl práci ve své laboratoři. Výzkum se týkal životního cyklu parazitického hmyzu. Šlo o mouchu Pollenia rudis, která klade vajíčka do půdy. Keilin zjistil, že larva se po vylíhnutí dostává do půdního červa Allolobophora chlorotica, kde paraziticky žije do jara. Poté opustí jeho tělo, využívá ho jako potavu a po zakuklení v zemi se líhnou létě mouchy. Spolu s dalšími podobnými studiemi na dvoukřídlém hmyzu vypracoval a obhájil disertaci. V l. 1910-15 publikoval 20 prací, většinou o larvách dvoukřídlého hmyzu a stal se respektovaným odborníkem na entomologii. V r. 1915 obdržel pozvání od profesora biologie George H. F. Nuttalla (1862-1937) tehdy Quickova profesora biologie na univerzitě v Cambridge a odešel tam jako asistent. V Cambridgi nakonec zůstal po celý svůj profesní život. Pracoval nejdříve na problematice vší Pediculus humanus. Zjistili, že zkřížením vši šatní (P. humanus corporis) a vši dětské (P. capitis) vznikají sterilní jedinci, což vysvětluje, proč současně tyto vši napadají různé části těla a zachovávají si odlišné vlastnosti.
Studoval v té době protisty parazitující na larvách much, hlístice aj., nicméně jeho zájem se postupně přesunul k fyziologii a biochemii, zejména s ohledem na respiraci larev dvoukřídlých.
V r. 1920 byl díky financím Moltenových z Jižní Afriky vybudován Moltenův ústav pro parazitologický výzkum v Cambridgi, kam se přesunul Nuttallův tým včetně Keilina. Od r. 1925 začal Keilin vyučovat parazitologii (do té doby byl stipendistou) a v r. 1931 převzal místo ředitele Moltenova ústavu a pozici Quickova profesora biologie po Nuttallovi. Klíčovým obdobím v kariéře D. Keilina byla léta 1920-1925, kdy současně s morfologií a fyziologií hmyzu začal s výzkumem buněčné respirace a oxidoredukčních dějů, což vedlo k objevu cytochromů. Na počátku bylo studium životního cyklu mouchy Gasterophilus intestinalis. Moucha klade vajíčka na srst koňských noh, po olizování se líhne larva, ta se dostane do koňského trávicího traktu, kde se v žaludku uchytí v mukose po dobu 9 měsíců. Z traktu se dostane do půdy, zakuklí se a vylíhne se moucha.
V koňském žaludku se v larvě tvoří oxyhemoglobin a larva je červená. Tento hemoglobin se liší od krevního hemoglobinu hostitele. Keilin prokázal, že hemoglobin slouží larvě pro využití kyslíku z bublinek vzduchu v potravě koně. Skladuje se více kyslíku, než má larva k okamžité spotřebě. Dospělá moucha nemá hemoglobin, ale ve spektru hrudního svalu našel Keilin čtyři absorpční pásy.
pak objevil i u jiného hmyzu, mouchy Calliphora erythrocephala, můry zavíječe voskového (Galleria mellonella), u včely. Tyto
pásy
U těchto druhů larvy neobsahují hemoglobin, nemohlo tedy jít o produkt jeho přeměny. Typické pásy ve spektru pak byly nalezeny ve tkáních živočichů, u rostlin i mikroorganismů. Míchaná suspenze kvasinek měla potlačené spektrum, v klidu se opět pásy objevily jako výrazné. Podobná změna byla i při vibracích křídel zavíječe, kdy pásy mizely, v klidném stavu se objevovaly. Odtud Keilin odvodil souvislost s reversibilní oxidací buněčné komponenty, kterou tehdy provizorně nazval cytochrom.
Keilin v r. 1931
K spektroskopickým pozorováním používal upravený Zeissův mikroskop, neměl tedy klasický spektrofotometr známý z pozdější doby. Pokud by ho tehdy býval měl, asi by nedošel ke svému objevu, snad by zachytil extrahovatelný cytochrom c (E. F. Hartree). Pásy cytochromu označil Keilin jako a, b, c a d, ale povšiml si, že pás d je heterogenní. Na základě pozorování současných změn v pásech odvodil existenci cytochromů a, b a c, jejichž tzv. α-pásy se odrážely v pozorovaných pásech a, b a c, zatímco β-pásy v heterogenitě pásu d. V prvním článku o cytochromu Keilin připomněl předešlou práci MacMunna, který v l. 1884-86 objevil pigmenty myohematin a histohematin. V době objevu cytochromů se řešily dvě teorie biologické respirace – dehydrogenasová (odnímání vodíků a jejich přenos na akceptor) a teorie finální oxidasy reagující s kyslíkem (Warburgův Atmungsferment). Keilin prokázal, že cytochrom je důležitý pro respiraci.
Do experimentů zavedl použití inhibitorů, čímž odkryl jednotlivé části respiračního řetězce. Ukázal, že cytochromy propojují dehydrogenasy s terminální oxidasou. Tu nazval cytochromoxidasou a potvrdil, že jde o enzym shodný s dříve popsanou indofenoloxidasou. Zjistil, že reverzibilní oxidace a redukce cytochromů souvisejí se změnou valence železa v hemové prostetické skupině. Následovaly purifikace cytochromů a jiných hemoproteinů se studiem jejich vlastností. Díky podpoře Rockefellerovy nadace bylo možné pořídit vybavení. Cytochrom c byl získán z kvasinek a srdečního svalu, ukázalo se, že ho lze redukovat cysteinem či sukcinádehydrogenasovým systémem a oxidovat cytochromoxidasou. Ta byla ztotožněna s cytochromem a3. Postupně byly objeveny další cytochromy c1 a e a popsány odlišnosti v respiraci u živočichů a mikroorganismů. V časopisu Parasitology, kde byl šéfredaktorem, shrnul svůj dvacetiletý výzkum respirace dvoukřídlých v rozsáhlé práci s 50ti obrázky. O práci na pigmentech přednášel s demonstračními experimenty.
Při experimentální práci vždy kladl důraz na srovnávací studie. Nalezl hemoglobin v kvasinkách nebo kořenových hlízkách bobovitých v přítomnosti symbiontů (Rhizobium). Spolu s E. F. Hartreem objevili metodiku spektroskopie v tekutém vzduchu, která za nízkých teplot umožnila získat výraznější spektra. Studovali katalasu z jater, zjistil, že její absorpční spektrum je podobné methemoglobinu, objevili propojení katalasy s oxidačními reakcemi, ve kterých se tvoří peroxid vodíku (urátoxidasa, glukosaoxidasa), a popsali peroxidační vlastnosti katalasy. Dalším předmětem výzkumu byla peroxidasa a enzymy obsahující měď, polyfenoloxidasa, lakasa a hemokuprein. Konečně to byla i karboanhydrasa, v níž byl prokázán zinek jako kofaktor. Peroxidasa byla izolována z 15 kg křenu, zjistilo se pak, že její absorpční spektrum odpovídá methemoglobinu; hnědá barva se v přítomnosti peroxidu vodíku měnila na rudou – tvorba komplexu enzym/substrát. Lakasa byla izolována z latexu lakových stromů (Toxicodendron) s obsahem toxických a dráždivých fenolových látek.
Čistá lakasa byla zbarvena sytě modře a jako kofaktor byla v enzymu potvrzena měď oproti dříve předpokládanému manganu. V karboanhydrase z červených krvinek byl nalezen zinek, jeho obsah je proporční k aktivitě enzymu. Dalšími studovanými enzymy byly sukcinátdehydrogenasa, oxidasa Daminokyselin, urikasa, xanthinoxidasa a glukosaoxidasa (notatin, podle výskytu v plísni Penicillium notatum). V r. 1946 našli Keilin s prostetickou skupinu glukosaoxidasy – FAD (adenin-alloxazin dinukleotid). Keilin se také zabýval jevem zvaným anabióza (kryptobióza). Ve vzorcích krve uchovávaných ve sterilních podmínkách 40 let ve skladu zjistil plazmolýzu krvinek, ale prakticky nezměněnou aktivitu enzymů. Zabýval se vlivem zmrazení a vysušení na dlouhověkost buněk. Jde tedy o stabilitu organismu v podmínkách, kdy se metabolismus snižuje na nepostřehnutelnou úroveň s možným návratem k normálu.
Robert Hill (*2. 4. 1899 – †15. 3. 1991) Znám též jako Robin Hill, britský rostlinný biochemik, který v roce 1939 demonstroval Hillovu reakci v procesu fotosyntézy. Narodil se v New Milvertonu. Na škole Bedales School se začal zajímat o biologii a astrologii, na Emmanuel College v Cambridge studoval přírodní vědy se zaměřením na chemii. Během první světové války byl povolán na protiplynové oddělení Royal Engineers. Byl to expert na přírodní barviva a pěstoval barvířské rostliny, ze kterých si sám extrahoval barviva, nejraději maloval oblohu. V roce 1922 nastoupil na Oddělení Biochemie na Cambridge, kde pracoval na výzkumu hemoglobinu. Po publikaci několika článků pak v roce 1926 začal spolupracovat s Davidem Kellinem na studiu cytochromu c obsahujícího hem. O šest let později se začal zajímat o rostlinnou biochemii se zaměřením na fotosyntézu a vývoj kyslíku v chloroplastech, které vedly k objevu Hillovy reakce. Od roku 1943 byla jeho práce financována Agricultural Research Councilem (ARC), i přesto že stále pracoval na biochemii v Cambridge. V roce 1946 byl zvolen členem Royal Society.
Svou další práci na fotosyntéze koncentroval pouze na energetiku. V roce 1960 přispěl k odhalení „Z schématu“ elektronového transportu. Byl oceněn Královskou medailí (Royal Medal, 1963) a medailí Royal Society (Copley Medal, 1987). V roce 1990 získal čestný titul na Institutu University v Sheffieldu, který byl po něm později pojmenován (The Robert Hill Institute). Přestože jeho výzkum v Cambridge pokračoval až do roku 1991, z ARC odešel v roce 1966. V pozdějších letech se zabýval aplikací 2. termodynamického zákona na fotosyntézu.
Hill, R. (1937). "Oxygen Evolved by Isolated Chloroplasts". Nature 139 (3525): 881. doi:10.1038/139881a0 Hill, R.; Scarisbrick, R. (1940). "Production of Oxygen by Illuminated Chloroplasts". Nature 146 (3689): 61. doi:10.1038/146061a0 Hill, R. (1939). "Oxygen Produced by Isolated Chloroplasts". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 127 (847): 192. Hill, R.; Bendall, F. A. Y. (1960). "Function of the Two Cytochrome Components in Chloroplasts: A Working Hypothesis". Nature 186 (4719): 136. doi:10.1038/186136a0
Hillova reakce Svým pokusem s izolovanými chloroplasty a umělým akceptorem elektronů ferrikyanidem [Fe(CN)6]3- dokázal, že CO2 se bezprostředně neúčastní reakce uvolňující kyslík. Ale, že k jeho uvolnění dochází při fotolýze vody za účasti akceptoru elektronu, který je přirozeně zastoupen v chloroplastech jako NADP+
2 H2O → O2 + 4 e- + 4 H+
NADP+ + H+ + 2 e- → NADPH
Z-schéma světelné fáze Přenos elektronů získaných fotolýzou vody elektronovými přenašeči za pomoci energie získané fotosystémy I a II absorbcí světla.
Jaques Monod (Jacques Lucien Monod) (*9. 2. 1910 – †31. 5. 1976) Byl to francouzský biolog, nar. v Paříži. Spolu s Françoisem Jacobem a André Lwoffem obdržel Nobelovu Cenu za fyziologii a medicínu (1965) za své objevy týkající se genetické kontroly enzymů syntézy viru. V roce 1917 se jeho rodiče usadili na jihu Francie, kde strávil svá raná léta. Jeho matka, Charlotte MacGregor Todd byla Američanka z Milwaukee, ale měla skotský původ. Otec, Lucien Monod, francouzský hugenot, byl malíř, což bylo v jeho rodině nezvyklé povolání. Inspiroval jej svým uměním i intelektuálně. Do svých 18 let chodil na lyceum v Cannes. Své vyšší vzdělání pak započal v Paříži na Sorbonně, v oboru přírodních věd, studiem biologie. V roce 1931 jej absolvoval a o deset let později úspěšně absolvoval i doktorské studium přírodních věd. Přednášel na fakultě přírodních věd (1934) a krátký čas pobýval na Caltechu v Kalifornii, díky Rockefellerově grantu (1936). Po návratu nastoupil na Pausteurův ;stav jako ředitel laboratoří na oddělení André Lwoffa, v roce 1954 se stal ředitelem oddělení buněčné biologie a o pět let později byl jmenován profesorem chemie metabolismu na Sorbonně.
Stal se také profesorem na Collège de France (1967). V roce 1971 byl jmenován ředitelem Pausterova [stavu. Vzal si Odette Bruhl, archeoložku, orientalistku, správkyni Guimetova muzea. Měli dvojčata, Oliviera a Philippa. Nebyl to jen biolog, ale také muzikant a uznávaný spisovatel, psal zejména o filozofii vědy. Byl i politickým aktivistou a během 2. světové války náčelníkem štábu operace Forces Françises de l‘Interieur. V rámci přípravy na vylodění spojenců zorganizoval železniční bombov0 destrukce, poštovná odposlechy, výsadky zbraní. Jacques Monod zemřel na leukemii v roce 1976. Byl pohřben na Cimentière du Grand v Cannes na Francouzské riviéře. Ocenění a čestná uznání: 1955 – Montyon Physiology Prize ot the Academie des Sciences 1958 – Louis Rapkine Medal 1961 – Chevalier de l‘Ordre des Palmes Acaéemiques 1962 – Chares Leopold Mayer Prize of the Académie des Sciences 1963 – Officier de la Lédion Honneur
Stal se zahraničním členem (Foreign Member) Royal Society, National Academy of Sciences (1968), American Philosophical Society (1969) a čestným zahraničním členem (Honorary Foreign Member ) American Academy of Arts and Sciences (1960) a Deutsche Akademie der Naturfoscher „Leopoldina„ D. Sc. h. c. obdržel na University of Chicago (1965) a Rockefeller University (1970). Vojenská vyznamenání: Honorary Colonel of the Reserve, Chevalier de la Légion d'Honneur (military) (1945), Croix de Guerre (1945), Bronze Star Medal.
Studium regulace buněčného metabolismu Na základě doktorské práce, kde studoval kinetiku bakteriálního růstu na médiích obsahujících různé cukry, popsal termín „diauxie“ jako častý výskyt dvou odlišných růstových fází bakterie na médiu obsahujícím dva cukry (jediný zdroj energie a uhlíku).
Později z toho odvodil, že glukosa (jako první cukr využívaný bakteriemi) může inhibovat syntézu enzymů nezbytných pro zpracování druhého cukru v pořadí.
Růst Escherichia coli v přítomnosti různých párů sacharidů jako jediný zdroj uhlíku v kultivačním médiu
From enzymatic adaptation to allosteric transitions, Jacques Monad, Nobel Lecture, December 11, 1965
Pozdější studia zaměřená na enzymy zodpovědné za metabolismus cukrů jej (ve spolupráci s Françoisem Jacobem) dovedla k objevu tzv. lac operonu zodpovědnému za regulaci transkripce genů pro metabolismus laktosy.
Lac operon Tato sekvence na DNA obsahuje tři geny, které kódují proteiny nezbytné pro metabolismus laktózy: lacZ – enzym ß-galaktosidasu (zodpovědný za štěpení laktosy na glukosu a galaktosu), lacY – enzym laktosapermeasa (zprostředkovává transport laktosy přes membránu, lacA – thiogalaktosid transacetylasa. Na základě tohoto objevu pak postupně přišli na to, jak jsou hladiny různých proteinů v buňce kontrolovány, na existenci tzv. represoru, který se váže na operátor specifické regulační místo na DNA hned vedle genů kódujících proteiny. Svou vazbou blokuje nasednutí RNA-polymerasy na promotor – místo, kde začíná transkripce. Je-li přítomna laktosa jako jediný zdroj energie a uhlíku, represorový protein ji naváže, a tím ztrácí afinitu k regulační oblasti DNA, váže se také CAP protein s cAMP měnící konformaci RNA-polymerasy k efektnější transkripci a geny zodpovědné za metabolismus laktosy se mohou transkribovat. Pokud je přítomna i glukosa, k transkripci dochází, ne však tak efektivně.
Enzymová allosterie Předešlé výzkumy bakteriální genové regulace iniciovaly k bližšímu studiu možnosti regulace enzymů a k popisu významného jevu allosterie.
Model allosterického přechodu na symetrickém dimeru.
From enzymatic adaptation to allosteric transitions, Jacques Monad, Nobel Lecture, December 11, 1965
Působením různých faktorů může docházet ke konformačním změnám molekuly proteinu. Určité regulační proteiny nebo enzymy mohou pak existovat ve dvou konformačních stavech, kdy v jednom stavu je protein schopný asociovat se svým substrátem nebo aktivátorovým ligandem a v druhém konformačním stavu asociuje s inhibitorovým ligandem.
Monod byl považován za jednoho ze zakladatelů molekulární biologie.
Nobelovu Cenu za fyziologii a medicínu (1965) za objevy týkající se genetické kontroly enzymů a syntézy viru obdržel spolu s Françoisem Jacobem a André Lwoffem.
•From enzymatic adaptation to allosteric transitions, Jacques Monad, Nobel Lecture, December 11, 1965 •Monod, J.; Wyman, J.; Changeux, J. P. (1965). "On the Nature of Allosteric Transitions: A Plausible Model". Journal of Molecular Biology 12: 88–118. doi: 10.1016/S0022-2836(65)80285-6 •"Jacques Monod – Biography„. Nobelprize.org. Retrieved 30 June 2010.
Max Ferdinand Perutz (*19. 5. 1914 – †6. 2. 2002) Perutz byl britský molekulární biolog narozený v Rakousku, ve Vídni, do rodiny textilního výrobce Huga Perutze a Adele „Dely“ Goldschmidt. Rodiče měli židovský původ. Za studia struktury hemoglobinu a globulárních proteinů sdílel spolu s Johnem Kendrewem Nobelovu cenu za chemii (1962). Na přání rodičů byl poslán do školy na Theresianum, vojenskou akademii, aby mohl dále studovat práva v rámci přípravy na vstup do rodinného podniku. Zdejší učitel v něm však probudil zájem o chemii.
V roce 1932 nastoupil na Vídeňskou univerzitu, kde „promarnil“ (jak říkal sám) 5 semestrů náročného kurzu anorganické chemie. Nicméně ho zajímaly další předměty např. organická chemie, zvláště pak biochemie. Zaujala ho přednáška od F. von Wesselyho o F. G. Hopkinsovi a jeho práci na Univerzitě v Cambridge. Od té doby byl Perutz plně rozhodnut, že Cambridge je místo, kde chce dělat doktorát. Díky finanční podpoře svého otce se v září roku 1936 stal členem krystalografické vědecké skupiny Cavendishovy laboratoře na Univerzitě v Cambridge pod vedením J. D. Bernala.
Svůj doktorát dokončil pod vedením Williama Lawrence Bragga. Započal zde svou práci na hemoglobinu, což mu otevřelo cestu na profesní dráhu. Jako výzkumník se stal členem koleje Peterhouse, kde od roku 1963 působil jako čestný člen. Byl taktéž pravidelným a populárním přednášejícím v Kelvinově klubu při Vědecké akademické společnosti (College‘s scientific society). Během 2. světové války byl vyhoštěn z Rakouska a (na příkaz Winstona Churchilla) poslán do Kanady. Zde pracoval na tajném projektu Habakkuk s cílem vytvořit hmotu tzv. pykrete (směs dřevěných pilin nebo buničiny s ledem) na stavbu velkých nepotopitelných letadlových lodí. Na tento projekt byl nasazen, protože již před válkou pracoval na změnách uspořádání krystalové struktury ledu. Po válce se ještě krátce ke glaciologii vrátil a demonstroval jak plují ledovce. Studium byla jen záminka, aby mohl jako vášnivý horolezec a lyžař pracovat v horách.
Studium struktury hemoglobinu Vědecká práce na struktuře hemoglobinu začala jako výsledek diskuze s F. Haurowitzem v Praze, v září roku 1937. G.S. Adair pro něj vytvořil první krystal koňského hemoglobinu a Bernal s I. Fankuchenem jej naučili jak získávat RTG-obrazce a jak interpretovat data. V roce 1938 již společně publikovali výsledky RTG-difrakce krystalů hemoglobinu a chymostrypsinu a v roce 1940 obhájil titul Ph.D. V posledních letech války Perutz s přerušováním pokračoval ve své práci a struktuře hemoglobinu. V roce 1945 přišel do Cavendishovy laboratoře John Kendrew, aby zde spolupracoval s Perutzem. V roce 1953 vyřešil fázový problém pomocí metody isomorfního náhrazení. O šest let později jej aplikoval na určení molekulové struktury hemoglobinu. Za to později s Kendrewem sdílel Nobelovu cenu za chemii (1962).
Fázový problém a metoda isomorfního nahrazení Při RTG-krystalografii je získáván difrakční obrazec, ze kterého lze vypočíst elektronovou hustotu atomů krystalu. Pomocí difrakčního experimentu je však měřena pouze intenzita (amplituda rozptýlených RTG vln). Fáze rozptýlených vln jsou však ztraceny = fázový problém. Metoda isomorfního nahrazení využívá vnesení atomů těžkých kovů (např. U, Hg, W, Xe) do krystalové struktury studovaného proteinu. Následné porovnání difrakčních obrazců a získaných rozdílných intenzit krystalu nativního proteinu a krystalů s atomy těžkých kovů umožní určit fázi rozptýlených vln.
S kolegy určil strukturu oxy- a deoxyhemoglobinu při vysokém rozlišení. Na základě toho pak byl schopen navrhnout mechanismus přechodu hemoglobinu mezi deoxygenovaným a oxygennovaným stavem. Později také studoval strukturální změny a důsledky na vazbu kyslíku při různých krevních onemocněních. Demonstroval že nástup Huntingtonovy choroby je spojen s počtem glutaminových repeticí, které se vážou pomocí vodíkových vazeb a tvoří tzv. polární zip.
Kromě Nobelovy Ceny, získal mnoho další významných ocenění. Byl nositelem Řádu britského impéria (Commander of the Order of the British Empire, 1963), obdržel Rakouský řád za vědu a umění (Austrian Decoration for Science and Art, 1967), Královskou medaili (Royal Medal) od Královské společnosti (1971), Řád společníka cti (Companion of Honour, 1975), obdržel Copley Medal (1979) a Řád za zásluhy (1988). Byl také členem Německé akademie věd Leopoldina (1964) a obdržel čestný doktorát na Univerzitě ve Vídni (1965) a Wilhelm Exnerovu medaili (1967).
Order of the British Empire
Austrian Decoration for Science and Art
Order of the Companion of Honour
Knihy Maxe Perutze 1962. Proteins and Nucleic Acids: Structure and Function.Amsterdam and London. Elsevier 1989. Is Science Necessary? Essays on science and scientists . London. Barrie and Jenkins. 1990. Mechanisms of Cooperativity and Allosteric Regulation in Proteins. Cambridge. Cambridge University Press 1992. Protein Structure : New Approaches to Disease and Therapy. New York. Freeman 1997. Science is Not a Quiet Life : Unravelling the Atomic Mechanism of Haemoglobin.Singapore. World Scientific.
2002. I Wish I’d Made You Angry Earlier.Cold Spring Harbor, New York. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2009. What a Time I Am Having: Selected Letters of Max Perutz edited by Vivien Perutz. Cold Spring Harbor, New York. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Francis Harry Compton Crick (*8. 6. 1916 – †28. 7. 2004) byl britský molekulární biolog, biofyzik a neurovědec. Nejvíce se proslavil objevem struktury DNA v roce 1953 spolu s Jamesem D. Watsonem, spoludržitel Nobelovy ceny za fyziologiii a medicínu (1962). Je taktéž znám pro pojem „centrální dogma“. Narodil se ve Weston Favell u Northamptonu. Již od dětství se zajímal o vědu a četl knihy s touto tématikou. Jeho strýc měl na zahradě kůlnu, kde jej učil foukat sklo, dělat fotografické tisky, prováděli různé chemické experimenty. V osmi letech přešel na gamnázium v Northamptonu. Od 14ti let se učil na Mill Hill School v Londýně, kde se zajímal o matematiku, fyziku a chemii. S nejlepším kamarádem Johnem Shilstonem sdílel Cenu Waltera Knoxe za chemii (1933). Ve 21 letech ukončil bakalářské studium fyziky na University College v Londýně. Později se stal Ph.D. studentem a čestným členem koleje Gonville and Caius v Cambridge. Pracoval hlavně v Cavendishově laboratoři a laboratoři molekulární biologie při Radě lékařského výzkumu (Medical Research Council, MRC). Byl také čestným členem Churchill College a University College v Londýně.
Svůj Ph.D. výzkum započal měřením viskozity vody při vysokých teplotách v laboratoři Edwarda Neville da Costa Andrale na University College v Londýně. Jeho slibná kariéra v oblasti fyziky ale skončila, když během 2. světové války byla laboratoř zničena bombou. Během války pracoval v Admiralty Research Laboratory na vývoji magnetických a akustických min. Přispěl k nové mině pro ničení německých minolovek. V roce 1947 začal studovat biologii a stal se součástí skupiny fyziků, kteří svůj zájem přesunuli do oblasti biologického výzkumu. Pracoval na fyzikálních vlastnostech cytoplasmy v Strangewaysově laboratoři v Cambridge, kterou vedla Honor Bridget Fellová, a to až do doby, než se připojil k Maxu Perutzovi a Johnu Kendrewovi v Cavendishově laboratoři pod vedením Sira Lawrence Bragga. Bragg získal v r. 1915 Nobelovu cenu ve věku 25 let. Soutěžil s Linusem Paulingem ve věci vyřešení struktury DNA. Dalším kompetitorem byla katedra biofyziky na King’s College v Londýně, kterou vedl Sir John Randall. Dvakrát se oženil, měl tři děti a šest vnoučat. Zemřel v r. 2004 na rakovinu tlustého střeva v Thorntonově nemocnici v La Jolla při Kalifornské univerzitě v San Diegu. Jaho ostatky byly rozprášeny do Tichého oceánu.
DNA struktura V roce 1951 spolupracoval s Williamem Cochranem a Vladimirem Vandem na vývoji matematické teorie RTG-difrakce helikální molekuly, došli ke shodě pro α-helix proteinů. Později začal spolupracovat v Cavendishově laboratoři na univerzitě v Cambridge s Jamesem Watsonem. Na základě RTGdifrakčních obrazců Rosalindy Franklinové, které měli k dispozici od jejího kolegy Maurice Wilkinse, začali společně vyvíjet model pro helikální strukturu DNA. Ke konečnému výsledku přispěly předešlé studie Astburyho a Franklinové a objev tzv. „Watson-Crickových“ můstků. Jedná se o vodíkové můstky mezi nukleotidovými páry bazí A-T a C-G. Tato vazba spojuje dva nukleotidové řetězce (antiparalelně) a tvoří tak dvojitou šroubovici. Model zkonstruovali 28. února 1953. Své výsledky publikovali 25. dubna roku 1953. Za tuto práci společně s Mauricem Wilkinsem obdrželi Nobelovu cenu za Fyziologii a Medicínu v roce 1962.
Schematické znázornění některých klíčových konstrukčních prvků DNA.
Foto 51
DNA model Watsona a Cricka (po rekonstrukci originálních částí) vystaven v National Sciences Muzeu v Londýně
Molekulární biologie Crick dále hlouběji studoval původ genetické informace a biologické důsledky struktury DNA. Během 50. let se koncentroval na klíčové faktory, pomocí kterých by odhalil jak jsou v živých organismech syntetizovány proteiny. Postupně popsal jak různé typy makromolekul, tak jejich funkce: - genetická informace je uložena v sekvenci DNA molekuly - „messenger“ RNA (mRNA) molekula nese instrukce pro tvorbu proteinu v cytoplasmě - Existuje jakási adaptorová molekula (později nazvaná tRNA), která přiřazuje krátké sekvence nukleotidů z mRNA ke specifickým aminokyselinám - Ribonukleoproteinové komplexy (později nazvené ribosomy) katalyzují uspořádání aminokyselin do proteinů na základě mRNA Své poznatky a úvahy následně je shrnul při užití termínu „centrální dogma“: - genetická informace je přenášená mezi makromolekulami pouze jedním směrem, a to DNA RNA protein
Přenos a využití genetické informace (Centrální dogma molekulární biologie)
Zvláště svými úvahami, ale také několika experimenty později významně přispěl k odhalení genetického kódu - souboru pravidel, podle kterých se genetická informace přepisuje do primární struktury proteinů v podobě aminokyselinové sekvence. Ze svých teoretických výpočtů taktéž odhadl existenci 64 různých kombinací tripletů – kodonů kódujících určitý typ aminokyseliny, a jelikož existuje 20 proteinogenních aminokyselin, usoudil, že jeden kodon může kódovat více typů aminokyselin, tzn. že genetický kód je degenerovaný. Jeho teorie později svými experimenty prokázali další molekulární biologové. Mezi nimi například Marshall Nirenberg.
V roce 1977 odešel z Cambridge na Salkův ústav pro biologické studie v La Jolla, Californii, byl profesorem na UCSD. Zde se začal zajímat o neurovědu a učit neuroanatomii. Hluboce se zaměřil na teoretické studie vědomí a zastával názor, že by se na něj mělo pohlížet jak z molekulárního, buněčného, ale i behaviorálního hlediska stejně intenzivně. Jeho kniha What Mad Pursuit: A personal view of scientific discovery popisuje proč přešel od molekulární biologie k neurovědám. Uznání 1972 – Královská medaile, 1975 – Copleyho medaile od Royal Society 1991 – Order of Merit (Řád za zásluhy) 2001 – Medaile Benjamina Franklina (spolu s J. Watsonem) za vynikající úspěchy ve vědě Přednášky Francise Cricka - jsou každoroční a věnovány převážně mladým vědcům. Ústav Francise Cricka – biomedicinální výzkumné centrum v Londýně (ve výstavbě) Byl členem Royal Society, International Academy of Humanism a Výboru pro vědecký výzkum tvrzení o paranornálních jevech (Committee for Scientific Investigation of Claims of th Paranormal, CSICOP)
Knihy Francise Cricka Of Molecules and Men (Prometheus Books, 2004; original edition 1967) ISBN 1-59102-185-5 Life Itself: Its Origin and Nature (Simon & Schuster, 1981) ISBN 0-671-25562-2 What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery (Basic Books reprint edition, 1990) ISBN 0-465-09138-5 The Astonishing Hypothesis: The Scientific Search For The Soul (Scribner reprint edition, 1995) ISBN 0-684-80158-2 Kreiseliana: about and around Georg Kreisel; ISBN 1-56881-061-X; 495 pages. For pages 25 – 32 "Georg Kreisel: a Few Personal Recollections" contributed by Francis Crick.
Maurice Hugh Frederick Wilkins (*15.12. 1916 – †5.10. 2004) M. Wilkins byl anglický fyzik a molekulární biolog rodák z Nového Zélandu. Získal Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu (1962) spolu s Watsonem a Crickem. Jeho vědecká práce přispěla k pochopení fosforescence, separaci izotopů, optické mikroskopii, RTG-krystalografii a vývoji radaru. Nejznámější je přínos k objevu struktury DNA na King‘s College v Londýně. Narodil se v Pongaroa, kde byl jeho otec, Edgar H. Wilkins, lékařem. Rodina pocházela z Dublinu. Wilkinsovi se odstěhovali do Birminghamu, když Mauricovi bylo 6 let. Později navštěvoval školu Wylde Green College, a poté King Edward‘s School (1929-1935). Studoval fyziku na St. John‘s College v Cambridge a získal zde bakalářský titul. Jeho učitel Mark Oliphant byl jmenován do pozice šéfa oboru fyzika na Univerzitě v Birminghamu a přijal k sobě Johna Randalla (19051984). Wilkins se stal Randallovým Ph.D. studentem. V roce 1945 publikovali 3 články o fosforescenci a záchytu elektronu v Proceedings of the Royal Society. Během 2. světové války vyvinul v Birminghamu vylepšené radarové obrazovky a v rámci Projektu Manhattan pracoval na UCB na problematice izotopové separace (1944-45).
Památník Maurice Wilkinse, Pongaroa, Nový Zéland
Mezitím byl Randall jmenován předsedou oboru fyzika na skotské Univerzitě St. Andrews a Wilkins se stal jeho odborným asistentem (1945). O rok později vybudoval Randall novou výzkumnou skupinu aplikující experimentální metody fyziky na problémy v biologii – oddělení biofyziky – na King‘s College v Londýně a Wilkinse si vzal s sebou jako asistenta ředitele. Cílem bylo vytvořit novou vědeckou skupinu školenou jak v oboru fyziky, tak i biologických vědách. Maurice Wilkins, vedle svých osobních výzkumných projektů založených na nových typech optické mikroskopie, zde měl dohled nad ostatními různorodými projekty. Později dostali finanční podporu na vybudování nové budovy kateder fyziky a inženýrství. Wilkins se během pobytu v Berkeley oženil se se studentkou umění Ruth. Měli syna. Pak se oženil podruhé s Patricií Ann Chidgeyovou a s ní měl čtyři děti – Sarah, George, Emily a Williama. V r. 2003 publikoval svou autobiografii: „The third man of the double helix“. Před válkou byl protiválečným aktivistou a členem komunistické strany. Byl dokonce podezřelý a obviněn z úniku informací o tajemství výroby atomové zbraně a do r. 1953 byl sledován.
Práce na struktuře DNA - Proběhla ve třech fázích: 1) 1948-1950 – počáteční studie s prvními úspěšnými RTG difrakčními obrazci DNA • Wilkins a jeho student Raymond Gosling získali v r. 1950 difrakční obrazce vláknité hydratované DNA z telecího brzlíku, které byly prezentovány na konferenci v Neapoli (1951), kde zaujaly Jamese Watsona, který se chtěl k Wilkinsově skupině připojit; ve stejnou dobu Wilkins pozval i Francise Cricka. • pro získání precizních výsledků vybavil laboratoř novým RTG příslušenstvím • navrhl Randallovi zařídit výzkumnou spolupráci s Rosalindou Franklinovou. 2) 1951-1952 – RTG difrakční obrazce B-formy • zahájení spolupráce s R. Franklinovou a snaha o návrhy modelů DNA • práce na RTG datech A-formy (Franklinová) a B-formy (Wilkins) • snaha o vytvoření prvního helikálního modelu DNA
3) od roku 1953 – hlavní projekt na testování, ověřování a opravách DNA modelu • Wilkins na King’s College představil J. Watsonovi vysoce kvalitní difrakční obrazec B-formy DNA, který Rosalinda Franklinová získala v březnu roku 1952 (fotograsfie č. 51) a na základě něhož bylo možno odvodit dvoušroubovicovou strukturu – bez vědomí Franklinové! • tyto navrhnuté výsledky dvojité šroubovice DNA Watson s Crickem publikovali v časopise Nature (duben 1953) • Wilkins později vedl tým, který provedl řadu velice pečlivých experimentů k objasnění helikálního modelu DNA Uznání: 1960 – obdržel ocenění Alberta Laskera (Albert Lasker Award) 1962 – nositel Řádu britského impéria (Commander of the Order of the British Empire 1962 – Nobelova cena Watsonovi, Crickovi a Wilkinsovi (za fyziologii a medicínu) 1969 – zakládající prezident Britské společnosti pro sociální odpovědnost ve vědě (British Society for Social Responsibility in Science) 2000 – King‘s College - otevřena budova Franklin-Wilkins na památku doktorky Rosalind Franklin a profesora Maurice Wilkinse
Sir John Cowdery Kendrew (*24. 3. 1917 – †23. 8. 1997) Sir John Kendrew byl anglický biochemik a krystalograf. Narodil se v Oxfordu. Otec, Wilford George Kendrew, byl učitelem klimatologie na Oxfordské univerzitě, matka, Evelyn May Graham Sandburg, byla historičkou umění. V roce 1962 spolu s Maxem Perutzem získal Nobelovou cenou za chemii za určení první atomové struktury proteinu pomocí rentgenové krystalografie. Zpočátku studoval na koleji v Bristolu (1930-1936). Od roku 1936 navštěvoval Trinity College v Cambridge a v roce 1939 zde absolvoval studium chemie. Během prvních měsíců II. světové války se zabýval studiem reakční kinetiky, později pracoval na vývoji radaru (člen Air Ministry Research Establishment). V roce 1940 začal výzkumně pracovat pro Královské letectvo (Royal Air Force) jako čestný držitel hodnosti Wing Commander R.A.F. Během války se začal více zajímat o problémy v oblasti biochemie a rozhodl se zabývat studiem struktury proteinů.
Krystalografie V roce 1945 se v Cavendishově laboratoři v Cambridge připojil k Dr. Maxu Perutzovi. Na návrh Johna Barcrofta, respiračního fyziologa, začal pracovat na studii srovnání struktury hemoglobinu dospělé ovce a plodu pomocí krystalografie. Stal se členem Peterhouse (nejstarší části Cambridgské Univerzity) a Rady pro lékařský výzkum (Medical Research Council, MRC). Pod vedením Sira Lawrence Bragga pracoval ve vědecké skupině pro studium molekulární struktury biologických systémů (Study of Molecular Structure of Biological Systems). V roce 1954 se stal vyučujícím v Davy-Faradayově laboratoři na Royal Intitution v Londýně.
Peterhouse
Krystalová struktura myoglobinu a Nobelova Cena Původní studie měly být provedeny na hemoglobinu ovce. Na základě dostupného materiálu však Kendrew započal svůj výzkum na myoglobinu (proteinu přenášející kyslík ve svalech) získaného z konškého srdce. Myoglobin má pouhou čtvrtinu velikosti hemoglobinu. Získané krystaly byly pro rentgenovou analýzu vemi malé a Kendrew si uvědomil, že tkáně vodních savců, se zásobami kyslíku, by mohly poskytnout větší šanci na úspěch. Velrybí myoglobin (maso dovezeno z Peru) poskytoval krásné velké krystaly s čistými rentgenovými difrakčními obrazci. Problém s určením celkové struktury byl však vyřešen až v roce 1953, kdy Max Perutz objevil, že fázový problém lze vyřešit pomocí metody tzv. vícečetného izomorfního nahrazení (srovnání difrakce krystalu proteinu a krystalu téhož proteinu s atomy těžkých kovů v mřížce). V roce 1962 byli oba oceněni Nobelovou cenou za určení první atomové struktury proteinu pomocí RTG-krystalografie.
Myoglobin
Hemoglobin
Sir John Kendrew u modelu myoglobinu Zdroj: MRC Laboratory of Molecular Biology
V roce 1957 byla získána první mapa elektronové hustoty atomů krystalu s rozlišením 6 Å. O dva roky později se podařilo získat atomový model s rozlišením 2 Å. V roce 1963 se stal Kendrew jedním ze zakladatelů European Molecular Biology Organization (EMBO) a po mnoho let byl hlavní editorem časopisu Journal of Molecular Biology. V roce 1967 se stal členem Americké společnosti biologických chemiků (American Society of Biological Chemists) a čestným členem Mezinárodní akademie věd (International Academy of Science). V roce 1974 se mu podařilo založit Evropskou laboratoř molekulární biologie (EMBL) v Heidelberku, kde působil jako první ředitel. Mezi lety 1974 – 1979 byl také členem správní rady Britského muzea v letech 1974 – 1988 působil postupně jako generální tajemník, viceprezident a prezident v Mezinárodní radě vědeckých společností (International Council of Scientific Unions).
Po odchodu z Laboratoře v Heidelberku se stal prezidentem Koleje sv. Jana na Oxfordské univerzitě, kde působil v letech 1981 – 1987. Zde byl 16. října 2010 slavnostně otevřen Kendrew Quadrangle - moderní budova s knihovnou, univerzitním archivem, tělocvičnou, učebnami, která ale slouží také pro ubytování studentů a členů akademické obce.
Kendrew Quadrangle
•Publikace Johna Kendrewa •Kendrew, JC (Oct 1962). "The structure of globular proteins". Comparative biochemistry and physiology 4 (2–4): 249–52. •Kendrew, JC (Dec 1961). "The three-dimensional structure of a protein molecule". Scientific American 205 (6): 96–110. •Watson, HC; Kendrew, JC (May 1961). "The amino-acid sequence of sperm whale myoglobin. Comparison between the amino-acid sequences of sperm whale myoglobin and of human hemoglobin". Nature 190 (4777): 670–2. •Kendrew, JC; Watson, HC; Strandberg, BE; Dickerson, RE; Phillips, DC; Shore, VC (May 1961). "The amino-acid sequence x-ray methods, and its correlation with chemical data". Nature 190 (4777): 666–70. •Kendrew, JC (Jul 1959). "Structure and function in myoglobin and other proteins". Federation proceedings 18 (2, Part 1): 740–51. •Kendrew, JC; Bodo, G; Dintzis, HM; Parrish, RG; Wyckoff, H; Phillips, DC (Mar 1958). "A three-dimensional model of the myoglobin molecule obtained by x-ray analysis". Nature 181 (4610): 662–6. •Ingram, DJ; Kendrew, JC (Oct 1956). "Orientation of the haem group in myoglobin and its relation to the polypeptide chain direction". Nature 178 (4539): 905–6. •Kendrew, JC; Parris, RG (Jan 1955). "Imidazole complexes of myoglobin and the position of the haem group". Nature 175 (4448): 206–7. •Kendrew, JC; Parrish, RG; Marrack, JR; Orlans, ES (Nov 1954). "The species specificity of myoglobin". Nature 174 (4438): 946–9. •Kendrew, John C. (1966). The thread of life: an introduction to molecular biology. London: Bell & Hyman.
Christian de Duve (*2. 10. 1917 – †4. 5. 2013) Anglický biochemik a cytolog. Nositel Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu, kterou v roce 1960 získal spolu s Albertem Claudem a Georgem E. Paladem za objev peroxisomů a lysozomů. Narodil se ve městě Thames-Ditton blízko Londýna. Jeho rodiče s belgickoněmeckými kořeny emigrovali během první války do Anglie a v roce 1920 se vrátili zpět do Belgie. Vyrůstal v kosmopolitním přístavu Antverpy, kde se vyučovalo stále z poloviny ve vlámštině a z poloviny ve francouzštině. Před studiem na Katolické univerzitě v Lovani hodně cestoval. Mluvil plynně čtyřmi jazyky, což mu bylo pro vědecký život přínosem. Jako jeden z nejlepších studentů medicíny na univerzitě se měl možnost připojit k výzkumu. Pod vedením profesora J. P. Bouckaerta byl přijat do fyziologických laboratoří k vědecké skupině studující účinky insulinu na příjem glukosy. V roce 1941 získal doktorát a opustil veškeré myšlenky o kariéře lékaře. Jeho cíle směřovaly k objasnění mechanismu účinku insulinu.
Během studií získával zkušenosti na významných pracovištích. Např. 18 měsíců strávil v laboratořích Hugo Theorella na Medical Nobel Institute ve Stockholmu, 6 měsíců v Rockefeller Foundation fellow na Washington University, pod vedením Carla a Gerty Coriových, v St. Louis, spolupracoval s Earlem Sutherlandem. Všichni to byli nositelé Nobelovy ceny. V roce 1947 se vrátil na univerzitu v Lovani a vyučoval zde na Lékařské fakultě fyziologickou chemii, o tři roky později získal titul profesora. Vytvořil vědeckou skupinu, která měla dále rozvíjet studie účinku insulinu a metabolismus jater. V roce 1962 byl jmenován profesorem na Rockeffelerově ústavu v New Yorku (Později Rockeffelerova univerzita), kde spolu s Albertem Claudem a Georgem Paladem založil druhou paralelní vědeckou skupinu vzájemně doplňující práci skupiny v Belgii. Spolu s dalšími kolegy vytvořil Mezinárodní ústav buněčné a molekulární patologie (the International Institute of Cellular and Molecular Pathology, ICP), na Lékařské fakultě Lovaňské univerzity v Bruselu, a to s cílem urychlit přesun základních poznatků z oblasti buněčné a molekulární biologie na užitečné praktické aplikace.
Objev lysozomu a peroxisomu Jeho původní zájem o objasnění mechanismu účinku insulinu pomocí studia enzymových procesů sacharidů v játrech pomohl odhalit jinou oblast molekulární a buněčné biologie. Studium distribuce enzymů v jaterních buňkách pomocí gradientové centrifugace umožnila C. de Duvé objevit subcelulární struktury. Za své objevy byl oceněn (v roce 1960 Francquiho cena, Belgie). Později spolu s Albertem Claudem a Georgem E. Paladem popsal strukturu a funkci peroxisomů a lysozomů za což dostali v roce 1974 Nobelovu cenu.
Později se věnoval otázce původu života se zaměřením na thioestery. Velmi také přispěl k potvrzení teorie o endosymbiotickém původu membránových organel jako mitochondrie a chloroplasty. Dokonce navrhl peroxisomy jako evolučně první endosymbionty, kteří v době vzrůstajícího obsahu molekulárního kyslíku v atmosféře umožnili buňkám ustát tento vnější nátlak. Protože však postrádají svou vlastní DNA, zůstává tato hypotéza méně prokazatelná než u mitochondrií a chloroplastů.
http://www.zo.utexas.edu/faculty/sjasper/images/f20.2.jpg
Samuel Victor Perry (*16.6. 1918 – †17.12. 2009) Byl anglický biochemik, průkopník v oblasti studia svalové biochemie. Byl také znám jako rugbyový hráč za klub Cambridge University R. U. F. C. a mezinárodní rugby za Anglii. Narodil se na Isle of Wight a své první roky strávil v King‘s Lynn. Jeho rodina se přestěhovala do Southportu kde dokončil gymnázium. Otec zemřel na zástavu srdce, když mu bylo 13 let. Matka se jej snažila finančně podporovat ve vysokoškolském vzdělání. Biochemii studoval na univerzitě v Liverpoolu, jako jedné ze tří, které nabízely studium tohoto oboru. Zde potkal budoucího nositele Nobelovy ceny, Rodneyho Portera. Oba absolvovali studium v roce 1939. Jejich postgraduální ambice byly však pozastaveny druhou světovou válkou. Perry se připojil k britské armádě k dělostřelectvu. V srpnu roku 1942 byl poslán do Egypta, kde byl brzy zajat a dalších 3,5 roku vězněn v různých německých válečných táborech. Pokusil se několikrát, avšak vždy neúspěšně, o útěk. Ve vězeňských táborech přednášel a dával lekce z biochemie a zemědělské chemie. Nakonec byl osvobozen vojskem USA. Po návratu do Británie byl propuštěn z armády.
Po návratu pokračoval v dokončení Ph. D. studia na univerzitě v Cambridge. Pod vedením Kennetha Baileyho sdílel laboratoř se svým dlouholetým přítelem Porterem a s Frederickem Sangerem. Zapsal se do paměti svým výzkumem svalů a vyhrál cenu Trinity College za své téma doktorské práce. V roce 1948 přijal místo vyučujícího v Cambridge a během tohoto období si vzal Maureen Shaw, umělkyni a herečku, kterou potkal v Southportu. V roce 1959 přijal místo na Univerzitě v Birminghamu a později působil ve vědeckých výborech Science Research Council, Medical Research Council, Agricultural Research Council a British Heart Foundation. 20 let také strávil ve spojení s charitativním výzkumným projektemThe Muscular Dystrophy Campaign. Před odchodem do Birminghamu si koupil vodní mlýn z 18. století ve Walesu a na rekonstrukci i opravách zaměstnával své studenty. Po odchodu do důchodu se tam s manželkou odstěhovali na trvalo. V březnu, roku 1974 byl prohlášen členem Královské společnosti (Royal Society). Během své kariéry přispěl více než 300 publikacemi.
Studium kontrakce svalu Jako první izoloval myofibrily v nekontrahovaném stavu a charakterizoval jejich proteinové komponenty. Posléze z nich izoloval aktin a myosin (kontraktilní proteiny) a objevil, že pro svou kontrakci vyžadují stopové množství vápníku. Jako první použil chelátor vápníku - EGTA, aby potvrdil, že i nízké hladiny vápníku regulují svalovou kontrakci. O 7 let později byl objeven troponin faktor zodpovědný za citlivost k vápníku (Setsuro Ebashi). Pomocí dřívěji vyvinuté ionexové chromatografie frakcionoval myosin a jeho proteolytické fragmenty a byl schopen izolovat motorovou doménu s aktin-vazebnou a MgATPasovou aktivitou („hlava“) – subfragment-1.
Spolu se svou vědeckou skupinou identifikoval, izoloval a v detailu popsal troponin I. Pomocí specifických protilátek také demonstroval, že ve skeletálnních a srdečních svalech existují specifické isoformy troponinu I. Tato práce vedla k vývoji diagnostické metody pro určení poškození srdečního svalu určením specifického srdečního troponinu I v krvi pomocí specifických protilátek. Dále se zabýval otázkou fosforylace svalových proteinů, zvláště fosforylace lehkého řetězce myosinu a položil základy oblasti regulace pohybu v hladkém svalstvu a nesvalových buňkách.
•Marshall, Howard; Jordon, J.P. (1951). Oxford v Cambridge, The Story of the University Rugby Match. London: Clerke & Cockeran. p. 255. •"Professor Samuel Perry: Muscle research biochemist". Times online. 18 January 2010. Retrieved 5 June 2010.
•"Samuel Victor Perry FRS (1918–2009)„. Biochemical Society. February 2010. Retrieved 4 June 2010. •Griffiths, John (1982). The Book of English International Rugby 1872-1982. London: Willow Books. p. 235. ISBN 002180065. •Starmer-Smith, Nigel (1977). The Barbarians. Macdonald & Jane's Publishers. p. 165. ISBN 0-86007-552-4.
Frederick Sanger (*13. 8. 1918 – †19. 11. 2013) Byl britský biochemik, který obdržel dvakrát Nobelovu cenu za chemii. Stal se tak čtvrtým člověkem, který má dvě Nobelovy ceny a druhým v pořadí, který obě ceny obdržel ve stejné kategorii. První ocenění získal v roce 1958 za svou práci na struktuře insulinu. Druhou cenu sdílel s Walterem Gilbertem a Paulem Bergem za sekvencování nukleových kyselin (1980). Narodil se v Rendcomb, malé vesničce v Gloustershire, v Anglii, jako druhý syn Fredericka Sangera, praktického lékaře, a Cicely rozené Crewdson. Učil se na Bryanston School, kde si oblíbil vědecké předměty a měl výborné výsledky. V roce 1936 byl poslán do St John‘s College v Cambridge studovat přírodní vědy, které o tři roky později absolvoval s titulem bakalářským. A následně pokračoval v doktorském studiu na Oddělení biochemie v Cambridge pod vedením Dr. Alberta Neubergera studiem metabolismu aminokyseliny lysinu a v roce 1943 absolvoval s titulem PhD. Mezi lety 1944 a 1951 byl jeho postdoktorální výzkum finančně podporován Radou lékařského výzkumu (Medical Research Council, MRC), jejímž externím členem se stal v roce 1951.
Ocenění a čestná uznání:
1951 – Corday-Morganova medaile 1954 – člen Královské společnosti (Royal Society) 1963 – Řád britského impéria (Commander of the Order of the British Empire) 1969 – Královská medaile (Royal Medal) 1971 – Mezinárodní ocenění Gairdnerovy nadace (Gairdner Foundation International Award) 1976 – Cena Willliama Bate Hardyho (William Bate Hardy Prize) 1977 – Copleyho medaile 1978 – Cena G. W. Whelanda 1979 – Cena Louisy Gross Horwitz Kolumbijské univerzity (Louisa Gross Horwitz Prize of Columubia University) a Cena Alberta Laskera za základní lékařský výzkum (Albert Lasker Award for Basic Medical Research) 1981 – Řád Společníků cti (Order of Companions of Honour) 1982 – Korespondující člen Australské akademie věd 1986 – Řád za zásluhy (Order of Merit)
V roce 1940 s oženil s Margaret Joan Howe, měli tři děti. Do důchodu odešel v roce 1983 domů, do vesničky na okraji Cambridge, Swaffham Bulbeck. O devět let později bylo na jeho počest založeno Sangerovo centrum (nyní Sangerův ústav) nacházející se v pouhých pár mil od jeho domu.
Sangerův ústav
V roce 2007 dostala britská biochemická společnost grant ke katalogizaci a zachování 35ti laboratorních zápisníků, do kterých Sanger zapisoval svůj výzkum v letech 1944 – 1983. Zemřel ve spánku v Addenbrookské nemocnici v Cambridge.
Sekvencování insulinu: V letech 1951 a 1952 určil kompletní aminokyselinovou sekvenci dvou polypeptidových řetězců (A a B) hovězího insulinu, a tímto prokázal, že proteiny mají svou definovanou chemickou strukturu a nejsou pouze nějaké amorfní látky. Pro sekvencování použil tzv. Sangerovo činidlo – dinitrofluorbenzen (DNFB), které se váže na N-terminální aminoskupinu v proteinu. Poté insulin částečně naštípal buď HCl nebo trypsinem. Směs takto vzniklých peptidů byla frakcionována nejdřív elektroforézou, pak chromatografií.
Sangerova metoda derivatizace N-terminálního konce s DNFB a úplná hydrolýza dinitrophenyl-peptidu
Krystalová struktura insulinu
Rozdílné peptidové fragmenty byly detekovány ninhydrinem, N-koncová část byla rozpoznána díky žluté barvě DNFB a identita značené aminokyseliny byla určena úplnou hydrolýzou koncového peptidu a odhalením dané dinitrofenyl-aminokyseliny. Opakováním tohoto postupu byl schopen postupně určit sekvenci mnoha peptidů tvořených různými metodami počáteční částečné hydrolýzy a kombinací různých metod frakcionace.
Sekvencování insulinu: Jelikož oba řetězce obsahovaly ve své sekvenci cystein a odděleně nebyly fyziologicky aktivní, usoudil Sanger a jeho kolegové, že se budou ve struktuře insulinu nacházet disulfidové můstky, jež jsou zodpovědné za správné uspořádání molekuly insulinu. Následně určil polohu tří disulfidových můstků (2 mezi řetězci A a B, jeden na řetězci A). Tento objev mu přinesl jeho první Nobelovu cenu (1958) a byl zásadní pro pozdější teorie sekvencování.
Sekvencování RNA:
5S ribosomální RNA z Escherichia coli (120 nukleotidů)
V roce 1964 se mu podařilo spolu s Kjeldem Marckerem objevit formylmethionin-tRNA (iniciuje proteosyntézu v bakteriích). Sekvenci tRNA nakonec dříve určila výzkumná skupina Roberta Holleyho z Cornellské Univerzity (1965). O dva roky později však Sangerova skupina určila nukleotidovou sekvenci 5S ribosomální RNA z Escherichia coli.
Sekvencování DNA a Sangerova metoda: Jako první plně sekvencovaný DNA genom byla analyzována jednovláknová DNA bakteriofága φX174 o 5 386 nukleotidech (1975). Jednalo se tzv. „plus a minus“ techniku, která využívala DNA polymerasu s radioaktivně značenými nukleotidy. Zahrnovala tvorbu krátkých oligonukleotidů s definovanými 3‘-konci, za přítomnosti tzv. plus a minus reakčních směsí (minus směs obsahuje 3 dNTP, plus směs má pouze 1 dNTP). Následně bylo možno vzniklé polyribonukleotidy separovat pomocí elektroforézy a vizualizovat pomocí autoradiografie. Plus a minus páry byly srovnávány. Tato procedura mohla sekvencovat najednou pouze 80 nukleotidů. Sangerova skupina také objevila, že jednotlivé kódující oblasti některých genů se překrývají s jinými.
Sekvencování DNA a Sangerova metoda: V roce 1977 byla zavedena „dideoxy“ metoda, známa také jako Sangerova metoda využívající přirozené replikace DNA. Primer a templát DNA jsou nejdřív denaturovány a následně je vytvořen primertemplátový komplex. Tato směs je rozdělena do 4 alikvotů. V každém z nich jsou přítomny čtyři esenciální deoxyribonukleotidy (jeden z nich je radioaktivně značen) a navíc jeden ze čtyř dideoxynukleotidů (ddTTP, ddATP, ddCTP, ddGTP) fungujících jako terminátory replikace, jelikož postrádají 3‘-hydroxylovou skupinu, a tudíž nemůže být žádný další nukleotid přidán. Výsledkem je směs různě dlouhých sekvencí DNA, počínající primerem a končící daným dideoxynukleotidem. Po separaci těchto 4 směsí fragmentů pomocí elektroforézy lze snadno podle jejich délky zjistit, jak za sebou následují jednotlivé nukleové báze. Tato metoda byla později použita k sekvencování lidské mitochondriální DNA (16 569 párů bazí) a bakteriofága λ (48 502 párů bazí).
Molekulová struktura 2‘,3-dideoxyadenosin trofosfátu
Část radioaktivně značeného sekvenačního gelu
Vybrané publikace F. Sangera •Sanger, F. (1945), "The free amino groups of insulin", Biochemical Journal 39 (5): 507–515, PMC 1258275, PMID 16747948. •Sanger, F. (1947), "Oxidation of insulin by performic acid", Nature 160 (4061): 295, Bibcode:1947Natur.160..295S, doi:10.1038/160295b0, PMID 20344639. . •Sanger, F. (1949a), "Fractionation of oxidized insulin", Biochemical Journal 44 (1): 126–128, PMC 1274818, PMID 16748471. •Sanger, F. (1949b), "The terminal peptides of insulin", Biochemical Journal 45 (5): 563–574, PMC 1275055, PMID 15396627. •Marcker, K.; Sanger, F. (1964), "N-formyl-methionyl-S-RNA", Journal of Molecular Biology 8 (6): 835–840, doi:10.1016/S0022-2836(64)80164-9, PMID 14187409. •Brownlee, G.G.; Sanger, F.; Barrell, B.G. (1967), "Nucleotide sequence of 5S-ribosomal RNA from Escherichia coli", Nature 215 (5102): 735–736, Bibcode:1967Natur.215..735B, doi:10.1038/215735a0, PMID 4862513. •Brownlee, G.G.; Sanger, F.; Barrell, B.G. (1968), "The sequence of 5S ribosomal ribonucleic acid", Journal of Molecular Biology 34 (3): 379–412, doi:10.1016/0022-2836(68)90168-X, PMID 4938553. •Barrell, B.G.; Sanger, F. (1969), "The sequence of phenylalanine tRNA from E. coli", FEBS Letters 3 (4): 275–278, doi:10.1016/00145793(69)80157-2, PMID 11947028. •Sanger, F.; Donelson, J.E.; Coulson, A.R.; Kössel, H.; Fischer, D. (1973), "Use of DNA Polymerase I Primed by a Synthetic Oligonucleotide to Determine a Nucleotide Sequence in Phage f1 DNA", Proceedings of the National Academy of Sciences USA 70 (4): 1209–1213, Bibcode:1973PNAS...70.1209S, doi:10.1073/pnas.70.4.1209, PMC 433459, PMID 4577794. •Sanger, F.; Coulson, A.R. (1975), "A rapid method for determining sequences in DNA by primed synthesis with DNA polymerase", Journal of Molecular Biology 94 (3): 441–448, doi:10.1016/0022-2836(75)90213-2, PMID 1100841. •Sanger, F.; Nicklen, S.; Coulson, A.R. (1977), "DNA sequencing with chain-terminating inhibitors", Proceedings of the National Academy of Sciences USA 74 (12): 5463–5467, Bibcode:1977PNAS...74.5463S, doi:10.1073/pnas.74.12.5463, PMC 431765, PMID 271968. According to the Institute for Scientific Information (ISI) database, by October 2010 this paper had been cited over 64,000 times. •Sanger, F.; Air, G.M.; Barrell, B.G.; Brown, N.L.; Coulson, A.R.; Fiddes, C.A.; Hutchinson, C.A.; Slocombe, P.M.; Smith, M. (1977), "Nucleotide sequence of bacteriophage φX174 DNA", Nature 265 (5596): 687–695, Bibcode:1977Natur.265..687S, doi:10.1038/265687a0, PMID 870828. •Sanger, F.; Coulson, A.R.; Barrell, B.G.; Smith, A.J.; Roe, B.A. (1980), "Cloning in single-stranded bacteriophage as an aid to rapid DNA sequencing", Journal of Molecular Biology 143 (2): 161–178, doi:10.1016/0022-2836(80)90196-5, PMID 6260957. •Anderson, S.; Bankier, A.T.; Barrell, B.G.; De Bruijn, M.H.; Coulson, A.R.; Drouin, J.; Eperon, I.C.; Nierlich, D.P.; Roe, B.A. (1981), "Sequence and organization of the human mitochondrial genome", Nature 290 (5806): 457–465, Bibcode:1981Natur.290..457A, doi:10.1038/290457a0, •Sanger, F. (1988), "Sequences, sequences, and sequences", Annual Review of Biochemistry 57: 1–28, doi:10.1146/annurev.bi.57.070188.000245, PMID 2460023.
Rosalind Elsie Franklinová (*25. 7. 1920 – †16. 4. 1958) Franklinová byla anglická biofyzička a odbornice na rentgenovou krystalografii. Zásadně přispěla k pochopení molekulové struktury DNA, RNA, virů, uhlí a grafitu. Největší význam má její krystalografická práce na struktuře DNA. Narodila se v Notting Hillu, v Londýně do vlivné, a vzdělané židovské rodiny Muriel Frances Waley a obchodnímu bankéři Ellis Arthuru Franklinovi, který po večerech vyučoval elektřinu, magnetismus a historii války na Working Men‘s College (škola pro pracující). Oba rodiče se také věnovali charitativním a veřejně prospěšným činnostem. Mimo jiné pomohla Franklinova rodina usadit se židovským uprchlíkům, kteří z Evropy utekli před nacisty. Rosalinda studovala na Dívčí škole Sv. Pavla, která ji dostatečně připravila pro studium na univerzitě v Cambridge. Již v mladém věku prokázala nadání pro matematiku a vědu obecně. Vynikala v latině, snadno se učila i ostatní cizí jazyky (francouzsky, italsky, německy). Její vášní bylo cestování a pěší turistika.
V roce 1938 nastoupila na Newnham College v Cambridge, kde se specializací ve fyzikální chemii absolvovala bakalářský program. Po získání stipendia a grantu na výzkum strávila rok v laboratoři Ronalda G. W. Norrishe. Od roku 1942 pracovala pro British Coal Utilisation Research Association (BCURA), věnovala se struktuře, porozitě a permeabilitě uhlí. Na tomto tématu postavila svou disertační práci a v roce 1945 absolvovala úspěšně Ph.D. studium v Cambridge. Později dostala nabídku v Laboratoire Central des Services Chimique de l'Etat v Paříži. Zde se poprvé seznámila se strukturní analýzou látek pomocí rentgenové krystalografie a během své práce na studiu forem uhlíku při změnách stavu se stala expertem tohoto oboru. Po návratu do Anglie v r.1950 začala na oddělení biofyziky na King‘s College v Londýně pod vedením Johna T. Randalla se studiem struktury biomolekul pomocí RTG krystalografie. Společně se svým Ph. D. studentem Raymondem Goslingem dokázali odhalit pomocí čistých RTG difrakčních obrazců 2 strukturní formy DNA. V březnu, roku 1953, odešla do krystalografických laboratoří J. D. Bernala na Birkbeck College, kde se zaměřila na struktury rostlinných virů a následně také jejich RNA. Ke konci roku 1956 jí byla diagnostikována rakovina vaječníků, po 2 letech boje s touto nemocí zemřela.
Objev 2 forem struktury DNA Díky velkým zkušenostem a znalosti zákonů fyzikální chemie, dokázala Rosalinda s R. Goslingem získat velmi čisté difrakční obrazce tzv. vlhké a suché formy DNA. Při vysoké vlhkosti byla vlákna DNA úzká a dlouhá na rozdíl od suché formy mající kratší a širší vlákna. Pomocí matematických analýz postupně odhalila, že obě formy, pojmenované B-forma a A-forma, jsou helikální. Tento objev byl obrovským přínosem pro pozdější ocenění Jamese Watsona a Francise Cricka, kteří za strukturu DNA obdrželi v roce 1962 Nobelovu cenu. Přestože měla Rosalinda stejné právo sdílet úspěch nad tímto objevem, nemohla být nominována na ocenění Nobelovou cenou, jelikož v roce 1958 na následky své nemoci zemřela. Bohužel se jí nedostalo ani dostatečného poděkování za tento přínos.
Difrakční obrazec B-formy DNA z RTG-krystalografické analýzy Rosalindy Franklin. Data odvozená z této analýzy umožnila Watsonovi a Crickovi potvrdit jejich teoretický model DNA, za který dostali Nobelovu cenu.
A-forma DNA (vlevo), B-forma DNA (vpravo)
Studium struktury mozaikového viru tabáku (TMV) Bohaté zkušenosti využila při studiu struktur tyčinkovitých a kulovitých virů. Precizní analýzou difrakčních obrazců virových částic odhalila strukturu mozaikového viru tabáku a umístění jeho genetické informace (RNA) podél vnitřní stěny proteinového pláště (kapsidy) viru. Tyto výsledky pak publikovala spolu s Donaldem Casparem v časopise Nature.
Schématický model TMV: 1. nukleová kyselina (RNA), 2. kapsomer (protomer), 3. kapsida
Fotografie TMV z elektronového mikroskopu
Posmrtná uznání Rosalindě Franklin: •1992, English Heritage placed a blue plaque on the house that Rosalind Franklin grew up in. •1993, King's College London renamed the Orchard Residence at their Hampstead Campus on Kidderpore Avenue Rosalind Franklin Hall. •1995, Newnham College dedicated a residence in her name and put a bust of her in its garden. •1997, Birkbeck, University of London School of Crystallography opened the Rosalind Franklin Laboratory. •1997,The asteroid 9241 Rosfranklin, discovered in 1997, was named in her honour. •1998, National Portrait Gallery in London added Rosalind Franklin's portrait next to those of Francis Crick, James Watson and Maurice Wilkins. •2000, King's College London opened the Franklin-Wilkins Building in honour of Dr. Franklin's and Professor Wilkins's work at the college.King's had earlier, in 1994, also named one of the Halls in Hampstead Campus residences in memory of Rosalind Franklin. •2001, The American National Cancer Institute established the Rosalind E. Franklin Award for Women in Science. •2003, the Royal Society established the Rosalind Franklin Award, for an outstanding contribution to any area of natural science, e •engineering or technology. •2 •004, Finch University of Health Sciences/The Chicago Medical School, located in North Chicago, Illinois, changed its name to the Rosalind Franklin University of Medicine and Science •2004, University of Groningen in the Netherlands started the Rosalind Franklin Fellowships to promote the hiring of young, promising, female researchers. •2005, the wording on the DNA sculpture (which was donated by James Watson) outside Clare College, Cambridge's Thirkill Court is a) on the base: i) "These strands unravel during cell reproduction. Genes are encoded in the sequence of bases." and ii) "The double helix model was supported by the work of Rosalind Franklin and Maurice Wilkins.", as well as b) on the helices: i) "The structure of DNA was discovered in 1953 by Francis Crick and James Watson while Watson lived here at Clare." and ii) "The molecule of DNA has two helical strands that are linked by base pairs Adenine – Thymine or Guanine – Cytosine."
•2008, Columbia University awarded an Honorary Horwitz Prize to Rosalind Franklin, Ph.D., posthumously, "for her seminal contributions to the discovery of the structure of DNA". •2012, Rosalind Franklin honored as namesake of Rosalind an online project teaching programming via molecular biology.
Rosalind Franklin zpracovala mnoho publikací, některé mnohokrát citované.
R.E. Franklin (1950), "The interpretation of diffuse X-ray diagrams of carbon", Acta Crystallographica 3 (2): 107–121, doi:10.1107/S0365110X50000264 245. R.E. Franklin (1950), "Influence of the bonding electrons on the scattering of X-rays by carbon", Nature 165 (4185): 71–72, doi:10.1038/165071a0, Počet citací 11 R.E. Franklin (1951), "Crystallite growth in graphitizing and non-graphitizing carbons", Proceedings of the Royal Society, A 209 (1097): 196–218, doi:10.1098/rspa.1951.0197 Počet citací 513. R.E. Franklin (1953), "Graphitizing and non-graphitizing carbons, their formation, structure and properties", Angewandte Chemie 65 (13): 353–353 R.E. Franklin (1953), "The role of water in the structure of graphitic acid", Journal de Chimie Physique et de Physico-Chimie Biologique 50: C26 R.E. Franklin and M. Mering (1954), "La structure de l'acide graphitique", Acta Crystallographica 7 (10): 661–661 (5 lines) Rosalind Franklin and K. C. Holmes. (1956), "The Helical Arrangement of the Protein Sub-Units in Tobacco Mosaic Virus", Biochimica et Biophysica Acta 21: 405–406, doi:10.1016/0006-3002(56)90043-9, Rosalind E. Franklina and A. Klug (1956), "The nature of the helical groove on the tobacco mosaic virus particle X-ray diffraction studies", Biochimica et Biophysica Acta 19 (3): 403–416, doi:10.1016/0006-3002(56)90463-2 Klug, Aaron, J. T. Finch, and Rosalind Franklin (1957), "The Structure of Turnip Yellow Mosaic Virus: X-Ray Diffraction Studies", Biochimica et Biophysica Acta 25 (2): 242–252, doi:10.1016/0006-3002(57)90465-1 Franklin, Rosalind, Aaron Klug, J. T. Finch, and K. C. Holmes (1958), "On the Structure of Some Ribonucleoprotein Particles", Discussions of the Faraday Society 25: 197–198, doi:10.1039/DF9582500197 Klug, Aaron, and Rosalind Franklin (1958), "Order-Disorder Transitions in Structures Containing Helical Molecules", Discussions of the Faraday Society 25: 104–110, doi:10.1039/DF9582500104, retrieved 14 January 2011 Per National Library of Medicine Medicine Franklin, Rosalind, Donald L. D. Caspar, and Aaron Klug (1959), "Chapter XL: The Structure of Viruses as Determined by X-Ray Diffraction", Plant Pathology: Problems and Progress, 1908-1958, University of Wisconsin Press, pp. 447–461.
Peter Dennis Mitchell (29.9. 1920 – 10.4. 1992) Mitchell byl britský biochemik. Narodil se v Mitcham, Surrey, v Anglii. Za přínos v oblasti přenosu biologické energie získal v roce 1978 obdržel Nobelovu cenu za chemii. Jeho otec, Christopher Gibbs Mitchell, byl státní úředník. Matka Kate Beatrice Dorothy Taplin. Strýc, Sir Godfrey Way Mitchell, byl předsedou společnosti George Wimpey (kontrukce a stavba budov). Studoval na Queen‘s College v Tauntonu a na Jesus College v Cambridge, kde se specializoval ma biochemii. Na pozvání J. F Danielliho přijal místo výzkumného pracovníka na Oddělení Biochemie v Cambridge (1942), kde započal svůj výzkum na vývoji glykosidu BAL (British anti-lewisit) – látky k ošetření ran po zásahu lewisitu (chemické zbraně). Tyto tajné studie však byly shledány jako nevhodné téma pro doktorskou práci. V roce 1945 tudíž následoval svého školitele do Londýna, kde začal studovat mechanismus účinku penicilinu a v roce 1951 získal titul Ph.D.
Na nabídku profesora Michaela Swanna nastoupil na Oddělení zoologie Univerzity v Edinburghu, kde současně vytvořil vědeckou skupinu oddělení chemické biologie (1955). Zde byl působil jako docent (1961) a později profesor (1962). Bohužel musel na svůj post v roce 1963 rezignovat z důvodu nemoci. Poté, od roku 1965, se staral o rekonstrukci a obnovení panského sídla zvaného Glynn House, blízko Bodmin v Cornwallu, zvláště o využití jako výzkumnou laboratoř. Jeho první vědecká kolegyně – Jenifer Moyle založila charitativní společnost Glynn Research Ltd. k podpoře základního biologického výzkumu. Společně zde začali pracovat na výzkumu chemiosmotických reakcí a reakčních systémech. Chemiosmotická teorie Tato hypotéza podala základy k porozumění procesu oxidativní fosforylace a syntézy ATP. Mitchell prohlásil, že tvorba ATP v respirujících buňkách má původ v elektrochemickém gradientu vnitřní mitochondriální membrány. Rozkladem vysokoenergetických látek (glukosy) se energie ukládá ve formě NADH a FADH2, jejichž oxidací na membráně dochází k pumpování protonů z matrix do mezimembránového prostoru a vzniká tak membránový potenciál (uvnitř je negativní náboj, vně je pozitivní).
•Pohyb nabitých iontů skrz membránu je závislý na dvou faktorech: 1) Difúzní síla, způsobena koncentračním gradientem (částice mají tendenci difundovat z oblasti o vyšší koncentraci do prostředí s koncentrací nižší) 2) Elektrostatická síla, díky elektrickému potenciálovému gradientu (kationty mají tendenci difundovat do oblasti s negativním nábojem a aniotny opačně)
Spojením tímto faktorů lze vyjádřit tzv. němuž být tvořeno ATP.
elektrochemický gradient, díky
Hypotéza byla později potvrzena objevením ATP synthasy, což je membránový protein který využívá potenciálovou energii elektrochemického gradientu k tvorbě ATP.
Mitchell, P. (1966). "Chemiosmotic Coupling in Oxidative and Photosynthetic Phosphorylation". Biological Reviews 41 (3): 445–502.
Mitchell, P. (1972). "Chemiosmotic coupling in energy transduction: A logical development of biochemical knowledge". Journal of Bioenergetics 3 (1): 5–24. Greville, G.D. (1969). "A scrutiny of Mitchell's chemiosmotic hypothesis of respiratory chain and photosynthetic phosphorylation". Curr. Topics Bioenergetics 3: 1–78. Mitchell, P. (1970). "Aspects of the chemiosmotic hypothesis" The Biochemical journal 116 (4): 5P–6P. Mitchell, P. (1976). "Possible molecular mechanisms of the protonmotive function of cytochrome systems". Journal of Theoretical Biology 62 (2): 327–367.
Marianne Grunberg-Manago (*6. 1. 1921 – †3. 1. 2013) Tato fr. biochemička se narodila v Sovětském Svazu. Její práce pomohla odhalit původ genetického kódu. Narodila se do rodiny umělců v Petrohradu. Její rodina v době, kdy jí bylo 9 měsíců, emigrovala do Francie. Studovala literaturu a biologii na univerzitě v Paříži, kde v roce 1947 získala titul Ph.D. Nejdříve pracovala na intermediárním metabolismu v bakteriích na Ústavu fyzikálně-chemické biologie v Paříži (Insitut de Biologie Physico-Chimique, IBPC). V roce 1953 odjela do USA na Illinoiskou univerzitu v Urbaně a pak na univerzitu v NYC, kde nastoupila do laboratoře S. Ochoy (1954). Zde objevila PNPasu, enzym katalyzující syntézu polyribonukleotidů. V roce 1956 se vrátila do IPBC, kde studovala biochemické vlastnosti PNPasy a nasyntetizovných polynukleotidů. Stala se první ženou prezidentkou Mezinárodní unie pro biochemii a molekulární biologii (1985-1988) a jedinou prezidentkou Francouzské akademie věd (1995-1996). Byla členkou americké Národní akademie věd. Získala mnoho francouzských a mezinárodních ocenění. Publikovala víc než 300 prací. Obdržela čestný diplom Federace evropských biochemických společností (FEBS, 1996).
Její kolegové Severo Ochoa a Arthur Kornberg za syntézu nukleových kyselin RNA a DNA obdrželi Nobelovu Cenu za fyziologii a mediínu (1959). Mimo to, že byla vynikající vědkyní, byla také velmi oblíbená mezi spolupracovníky, kolegy a kamarády. V březnu roku 2000 utrpěla těžké krvácení do mozku, díky kterému byla hospitalizována v nemocnici až do její smrti, 4. 1. 2013, dva dny před jejími 92 lety.
• Grunberg-Manago, Marianne; Ortiz, P, Ochoa, S (April 1956). "Enzymic synthesis of polynucleotides. I. Polynucleotide phosphorylase of Azotobacter vinelandii.". Biochem Biophysica Acta 20 (1): 269–85. PMID 13315374 •Grunberg-Manago, M.; Oritz, P. J.; Ochoa, S. (1955). "Enzymatic synthesis of nucleic acidlike polynucleotides". Science 122 (3176): 907–910. doi:10.1126/science.122.3176.907. PMID 13274047.
Objev polynukleotidfosforylasy
Byl to první objev enzymu syntetizujícího nukleové kyseliny. Po prvních domněnkách, že se jedná o klasickou RNA polymerasu, která syntetizuje dlouhé řetězce RNA z nukleotidů, experimenty prokázaly, že vedle této funkce je hlavní role PNPasy in vivo fosforolytická, tzn. degraduje RNA. Jedná se tedy o bifunkční enzym s 3‘-5‘ exoribonukleasovou aktivitou (degraduje RNA řetězec počínaje 3‘-koncem k 5‘ konci) a 3‘-koncovou oligonukleotid polymerasovou aktivitou (syntetizuje dlouhá vysoce heteropolymerní vlákna. Jak v bakteriích, rostlinách, tak i u člověka je součástí mRNA zpracování a degradace. Aktivní forma je tvořena prstnecem tří molekul PNPasy.
Krystalová struktura trimeru PNPasy ze Streptomyces antibioticus
Syntetická vlastnost PNPasy hrála klíčovou roli v experimentech Nirenberga a Matthaeie (1961), kteří zjistili, že polyU (syntetizované PNPasou) řídí syntézu polyfenylalaninu. A na základě toho se jim podařilo syntetizovat první třínukleotidový RNA kodon, kódující syntézu aminokyseliny fenylalaninu. Na objevu PNPasy tudíž závisely první kroky k odhalení genetického kódu.
Henry Berkeley Franks Dixon (Hal Dixon) (*16. 5. 1928 – †30. 7. 2008) Narodil se v Dublinu, jako nejmladší syn Henryho Horatia Dixona, významného botanika na Trinity College. Už v útlém věku se zajímal o vědu a v pouhých devíti letech objevil optickou iluzi vycházející z binokulárního vidění, kterou popsal jeho otec v časopisu Nature (1938). Po střední škole dostal stipendium na King‘s College v Cambridge (1946), studoval přírodní vědy se specializací na biochemii. Pod vedením Franka Younga zde pracoval na studiu peptidových hormonů, v r. 1954 absolvoval Ph. D. studium. Od roku 1953 se stal doživotním členem (Life Fellowship) na King‘s College, kde během vědecké kariéry působil jako finanční poradce (1956-1959), ředitel studia přírodních věd (1961-1984), proděkan (1981-1986) a praelektor (ceremoniální funkce, 1989-1992) aj. Výzkum v oblasti chemie a biochemie znamenal 136 publikací. V letech 1964-1965 pracoval na Ústavu molekulární biologie v Moskvě v rámci britsko-ruského výměnného programu, kde zvláště zájem v oblasti organické chemie ho přivedl k návrhu léčby Wilsonovy choroby.
Dixon, Henry H. (1938-04-30). "A Binocular Illusion". Nature 141 (3574): 792. doi:10.1038/141792b0. Retrieved 2009-07-20.
Byl editorem časopisu Biochemical Journal, místopředsedou v redakční radě a tajemníkem Nomenklaturní komise Mezinárodní unie pro biochemii a molekulární biologii (NC-IUBMB, 1977- 1982), později také předsedou, v důchodu zůstal jako poradce. Jeho zájem a široká znalost základních principů organické chemie a reakčních mechanismů důležitě přispěla k vytvoření enzymového názvosloví, kus práce odvedl později i v souvislosti s názvoslovím sacharidů, glykoproteinů a glykolipidů. Práce a studium peptidových hormonů, které započal v období doktorátu mu přinesla dlouhodobý zájem o chemii proteinů. Například vyvinul techniku pro změnu struktury koncových aminokyselin v proteinovém řetězci, čímž mohl studovat jejich možné funkce (do té doby nebyly známy jiné principy, jako například na genetické úrovni dnes). Pomocí těchto studií blíže porozuměl, jak pH ovlivňuje funkci proteinů. Významně přispěl k vývoji léčby Wilsonovy choroby, kdy jako první navrhl trientine (triethylen tetramin) – látku podobnou přirozeně se vyskytujícím aminům jako spermin a spermidin – jež by působila jako chelátor mědi a v netoxické formě ji pomohla vyloučit z těla ven. Měď se díky nefunkčnímu enzymu ceruloplazminu (transportuje měď z tkání) ukládá převážně v játrech a mozku a způsobuje tak fatální onemocnění.
trientine
• van Heyningen, Simon (2008-08-01). "Hal Dixon: Cambridge biochemist„. The Independent. Retrieved 2009-07-19. • Vliegenthart, Hans (2008-11-07). "Obituary: Hal Dixon". Glycoconjugate Journal 26: 1. Retrieved 2009-07-20. • Dixon, Henry H. (1938-04-30). "A Binocular Illusion„. Nature 141 (3574): 792. doi:10.1038/141792b0. Retrieved 2009-07-20. • Walshe J.M. The conquest of Wilson‘s disease. Brain 132 (2289-95) doi:10.1093/brain/awp149
