| Maria Moiseevna Botvinik | |
|---|---|
| Data nașterii | 23 octombrie ( 5 noiembrie ) 1901 sau 1901 [1] |
| Locul nașterii | Minsk |
| Data mortii | 17 aprilie 1970 sau 1970 [1] |
| Un loc al morții | Moscova , URSS |
| Țară | |
| Sfera științifică | Chimie , Biologie |
| Loc de munca | Universitatea de Stat din Moscova M.V. Lomonosov |
| Alma Mater | Facultatea de Fizică și Matematică, Universitatea de Stat din Moscova |
| Grad academic | Doctor în științe chimice |
| Titlu academic | docent |
| consilier științific |
Zelinsky Nikolai Dmitrievici Gavrilov Nikolai Ivanovici |
Maria Moiseevna Botvinik (mai rar scrisă Botvinnik ; 23 octombrie 1901 , Minsk - 17 aprilie 1970 , Moscova [2] ) - chimist organic sovietic , doctor în științe chimice, om de știință, specialist în domeniul chimiei proteinelor , în special, hidroxiamino acizi . Pentru prima dată în Rusia, ea a sintetizat cei mai importanți hidroxiaminoacizi și derivații acestora, chimie semnificativ avansată în rezolvarea problemei rolului hidroxilului în proteine, mecanismele de acțiune a enzimelor.
Născut într-o familie de evrei. Tatăl era angajat (șef de fabrică).
În 1918 a absolvit cea de-a 88-a școală de muncă din Moscova. În 1918-23. Ea a slujit în Comisariatul Poporului pentru Alimentație , apoi în Khleboprodukt ca funcționar, funcționar, șef de departament, secretar de departament, corespondent. În 1924-1925. a predat științe naturale și geografie economică la liceu 34.
În 1919 a intrat la Facultatea de Fizică și Matematică a Universității de Stat din Moscova și în 1927 a absolvit Departamentul de Chimie, susținând teza „Despre complexul anhidrid al edestinului care conține baze de hexoniu” (1929) [3] . În 1928-1929 a lucrat ca preparator și asistent de laborator în cadrul Departamentului de Chimie. În 1929-1931. - în școala absolventă a Facultății de Chimie (supervizor N. D. Zelinsky ). După ce a absolvit școala în 1931, a fost lăsată să lucreze la Facultatea de Chimie a Universității de Stat din Moscova ca asistent, a predat chimia organică. Ea a condus lucrări științifice în laboratorul de chimie a proteinelor, condus de N. D. Zelinsky și adjunctul N. I. Gavrilov. În același timp, a lucrat ca cercetător principal la Institutul de Biochimice. Bach. În 1935 și-a susținut teza de doctorat și a primit titlul de conferențiar al Departamentului de Chimie Organică. Vorbea fluent trei limbi: franceză , engleză , germană . În 1941, a fost evacuată împreună cu universitatea la Ashgabat , unde, împreună cu Universitatea de Stat din Moscova, a lucrat ca cercetător principal la filiala turkmenă a Academiei de Științe a URSS . În 1956 și-a susținut disertația pentru gradul de doctor în științe chimice. Are peste 50 de publicații. Din 1967 - Cercetător principal la Departamentul de Chimie a Compușilor Naturali a Facultății de Chimie a Universității de Stat din Moscova . De mai bine de 20 de ani, Maria Moiseevna predă un curs special pentru studenții specializați în chimia proteinelor. Fiind un om de știință erudit în domeniul chimiei organice, un excelent lector și profesor, s-a bucurat de un prestigiu binemeritat în rândul personalului și studenților Facultății de Chimie .
Maria Moiseevna a participat activ la lucrări publice: până în 1929 a fost bibliotecară la fabrica farmaceutică nr. 2. În 1929-1934, a fost în muncă electivă: secretar al comitetului local; șeful sectorului de producție; membru al biroului de studii postuniversitare universitare; preşedinte al biroului local de studii postuniversitare, secretar al biroului secţiei lucrătorilor ştiinţifici (SNR), agitator al grupurilor studenţeşti. A fost membră a biroului universitar al CHP sub patronajul brigăzii de cavalerie.
Premii: medalie „Pentru vitejia muncii în timpul Marelui Război Patriotic” (1946), numeroase certificate de onoare și recunoștință pentru munca socială, pedagogică și științifică de la conducerea Facultății de Chimie și a Universității (1931-1941).
La 12 ianuarie 1970 a fost destituită din funcție din cauza pensionării [4] .
Maria Moiseevna în diferite perioade ale formării științei proteinelor a fost angajată în probleme de actualitate ale chimiei proteinelor și peptidelor, studiul structurii și proprietăților derivaților de aminoacizi . La începutul carierei ei științifice, pe când era încă student absolvent la N. I. Gavrilov, ea a studiat și completat cu el teoria diketopiperazinei a structurii proteinelor. În cadrul acestei teorii, au fost studiate complexe de anhidridă, despre care unul (izolat din proteina edestină) a fost publicat un articol discutabil, care conține informații valoroase care reflectă ideile despre structura proteinelor în Rusia și în întreaga lume la momentul scrierea lui (1929). [3]
Diketopiperazinele au constituit un domeniu important de cercetare timpurie a lui Botvinik, ele sunt menționate și în articolul „Despre problema rearanjamentului Lactam-Lactam” (1937) [5] . În această lucrare, problema incertitudinii sub formă de amide a fost rezolvată prin determinarea dublei legături carbon-azot, întrucât aceasta din urmă este specifică doar rearanjamentului lactimului. Ca metodă de studiere a rearanjarii legăturii amidice s-a folosit reacția Prilezhaev: acțiunea acidului perbenzoic asupra unei legături duble. După ce a devenit interesată de acidul perbenzoic, M. M. Botvinik, împreună cu colegii și studenții săi, a început să extindă cercetările pentru a înțelege cât de adânc și prin ce mecanism are loc oxidarea acestui acid. Faptul este că utilizarea acidului perbenzoic ca reactiv pentru determinarea calitativă, și cu atât mai mult cantitativă a dublei legături carbon-azot, a necesitat un studiu mai detaliat al naturii oxidării. Cu unul dintre primii lor studenți, M. A. Prokofiev, au studiat oxidarea imidazolului și a derivaților săi cu acest reactiv. Inelul imidazol a fost convenabil pentru acest studiu deoarece este foarte stabil. În plus, această grupare este larg distribuită în proteină. Raportul compușilor care conțin azot nu a fost practic studiat [6] . În această lucrare, a fost elucidat mecanismul de oxidare a inelului imidazol. Oxidarea a trecut prin stadiul de dioxid și a dus la uree :
În ciuda faptului că teoria diktopiperazinei s-a dezvoltat până la sfârșitul anilor 40 ai secolului XX, M. M. și-a dat seama rapid de falsitatea acestei teorii și a rămas un susținător al teoriei peptidelor lui E. Fisher , pe care a predat-o studenților și studenților. Lucrările ulterioare ale lui M. M. au fost dedicate hidroxiaminoacizilor, în special serinei. Domeniul hidroxiaminoacizilor a atras atenția multor cercetători în anii 1940. Izolarea treoninei , esteri ai acidului fosforic cu hidroxiaminoacizi din proteine, datele privind semnificația grupării hidroxil în timpul clivajului enzimatic al proteinei au arătat că gruparea hidroxi și, în consecință, hidroxiaminoacizii joacă un anumit rol și, poate, un rol important. în proteine.
Dar cunoștințele despre acest grup de aminoacizi în anii 1930 erau destul de puține. În special se știa puțin despre hidroxiaminoacizii grași. În legătură cu aceasta, au apărut dificultăți în izolarea și determinarea acestor compuși. Complet dovedit în proteine ar putea fi luate în considerare: tirozină, hidroxiprolină, serină, treonină și acid b-hidroxiglutamic. Datele privind b-oxivalină, oxilizină , oxitreptofan și o serie de altele au necesitat confirmare. Astfel, treonina, menționată pentru prima dată de V. S. Sadikov și N. D. Zelinsky [7] în 1923, a fost în cele din urmă dovedită în proteine abia în 1935, după izolarea din fibrina din sânge.
În căutarea caracteristicilor specifice ale hidroxiaminoacizilor, Botvinik și grupul ei s-au hotărât pe reacția de deshidratare caracteristică acizilor b-hidroxi. Cu toate acestea, la abordarea cercetării, s-au confruntat cu lipsa dezvoltării metodelor de sinteza a hidroxiaminoacizilor.
S-a constatat că cea mai bună și universală metodă pentru sinteza acizilor b-hidroxi-a-aminocarboxilici este sinteza treoninei din acizii crotonici. Constă în reacția unui acid nesaturat cu acetat de mercur într-o soluție de alcool metilic. După aminarea cu amoniac și eliminarea grupării metoxi cu acid bromhidric, se formează un b-hidroxi-a-aminoacid.
În plus, s-a găsit o reacție caracteristică pentru acizii b-hidroxi-a-aminocarboxilici din seria grasă - deshidratare cu anhidridă benzoică cu formarea de azalactone nesaturate. S-a stabilit că deshidratarea are loc după ciclizarea prealabilă. De asemenea, a fost studiată hidroliza azalactonelor la acili ai aminoacizilor nesaturați. [opt]
Reacția de deshidratare a avut un interes dublu. Pe de o parte, această reacție ar trebui să fie caracteristică doar pentru hidroxiaminoacizi, pe de altă parte, nu este exclusă posibilitatea ca descompunerea hidroxiaminoacizilor să aibă loc în acest fel, dacă nu in vivo, atunci in vitro. Dintre diferiții agenți de degradare, cercetătorii au optat pentru anhidrida benzoică ca reactiv relativ ușor. În lucrările lui M. M. Botvinik și colab. se urmărește direcția de selecție a condițiilor pentru îmbunătățirea randamentului de azalactone: timpul, temperatura regimului și natura prelucrării substanțelor inițiale.
În anii 1940 , M. M. Botvinik a reușit să sintetizeze b-oxinorvalinei și să elucideze mecanismul reacției de obținere a acestei substanțe [9] . Și în 1948, Maria Moiseevna a dezvoltat reacții calitative pentru b-hidroxiaminoacizi și serină [10] . Baza acestei reacții a fost capacitatea hidroxiaminoacizilor de a se transforma în azalactone nesaturate atunci când sunt încălzite cu anhidridă acetică sau benzoică. Legătura dublă emergentă poate fi ușor detectată prin decolorarea Bayer a permanganatului. Azaleactonele nesaturate rezultate sunt instabile și, atunci când sunt încălzite, se descompun în cetoacizii corespunzători. În cazul serinei se formează acid piruvic care, cu silicilaldehida în mediu alcalin, dă o culoare portocalie-brun. În acest fel, poziția serinei în peptidă poate fi determinată . Dintre toți aminoacizii găsiți în proteine, numai cisteina dă ambele reacții , care, la fel ca hidroxiaminoacizii, sunt transformate în azalactonă nesaturată.
De asemenea, Botvinik a dedicat mulți ani cercetării reacțiilor cu acidul perbenzoic. Munca ei a confirmat activitatea dublei legături carbon-azot într-un număr de exemple. În același timp, s-a constatat că aminele grase, ca și cele aromatice, sunt oxidate de acidul perbenzoic și că capacitatea grupării care conține azot de a reacționa este asociată cu prezența electronilor liberi în azot. S-a dovedit că proprietățile acide ale compușilor le reduc reactivitatea [11] . În 1946, a fost publicat un articol în care, împreună cu academicianul N. D. Zelinsky, Maria Moiseevna a completat golurile din datele privind conținutul de hidroxiaminoacizi din proteine [12] .
În 1951, în Notele științifice ale Universității de Stat din Moscova, dedicate aniversării a 90 de ani a lui N. D. Zelinsky , a fost publicat un articol care descrie multe idei valoroase cu privire la proprietățile specifice ale proteinelor. S-a demonstrat că gruparea hidroxi dintr-un număr de proteine studiate domină sau alcătuiește o parte semnificativă a grupărilor funcționale polare ale proteinei. Acest studiu a făcut progrese semnificative în rezolvarea problemei rolului hidroxilului în proteină. Pentru a elucida modalități posibile de abordare a studiului rolului hidroxilului în proteină, M. M. și colegii au investigat reactivitatea hidroxilului în hidroxiaminoacizi, în special, în ceea ce privește oxisalone; în același timp, și-au stabilit și un al doilea obiectiv - obținerea unei legături esterice a unui aminoacid, conform grupării hidroxi. Conținutul ridicat de hidroxiaminoacizi într-un număr de proteine, în special, în proteinele fibrilare, a relevat faptul că hidroxilul joacă un rol specific special, formând legături labile în proteine sau între proteine. Ca abordare experimentală, Botvinik a încercat să folosească reacția hidroxam pentru a detecta legătura eterică. S-a dovedit că, dacă acesta din urmă se realizează în condiții strict alese, atunci doar legătura eterică reacționează. Cu ajutorul reacției hidroxam a devenit posibilă rezolvarea unei probleme interesante și importante despre forma legăturii hidroxil într-o moleculă de proteină [13] .
Au continuat lucrările la studiul proprietăților legăturii esterice formate de aminoacid și gruparea hidroxil a b-hidroxiaminoacizilor. Autorii au considerat că studiul altor forme de legătură, inclusiv legătura eterica, împreună cu legătura asemănătoare amidă, este esențială pentru rezolvarea problemei structurii proteinei. În acest scop, în 1953, s-au dezvoltat metode de sinteză și s-au obținut N,O-peptide ale serinei și a fost studiată și relația acestora cu enzimele. Pancreatina și tripsina cristalină, iar mai târziu pepsina și papaina, au fost folosite ca enzime. Printre compușii obținuți se numără: O-(benzoilfenilalanină)-N-benzoilserina, O-(benzoilaminoizobutiril)-N-benzoilserina ester etilic, N, O-di-(ftalilglicil)-serină ester izopropilic și O-(bnzoilfenilalanil)-N -benzoilserina metilamida [14] .
În 1953, Botvinik a sintetizat pentru prima dată o serie de esteri și amide de peptide serină acilate. Printre acestea: ester izopropilic N-(ftalilglicil)-serină cu un randament de 72%, ester metilic N-(ftalilglicil)-serină - 54%, ester metilic N-( p -toluensulfoglicil)-serină - 46%, N-( benzoilfenilalanil)-serină - 71%. Acesta din urmă este sub formă de doi stereomeri. Esterii metilici au fost transformați prin acțiunea metilaminei în amidele corespunzătoare ale derivaților N-acil ai peptidelor serinice [15] .
Astfel, problema posibilității formării unei legături O-peptidice la hidroxilul serinei a fost rezolvată, au fost dezvoltate condițiile și un număr de N, O-peptide ale serinei, N-benzoil-O-peptide ale serinei și derivatele lor au fost sintetizate. Mai mult, în 1955, împreună cu deja menționatul S. M. Avaeva, M. M. Botvinik a preluat hidroxiaminoacidul treonina. Au fost sintetizate N-acil-O-peptide ale treoninei și alotreaninei [16] . Folosind acești compuși ca exemplu, posibilitatea hidrolizei enzimatice a legăturii O-peptide în peptidele treonină a fost studiată în lucrările ulterioare, ceea ce a reprezentat o tranziție către o nouă direcție în cercetare - la sinteza enzimatică. În 1958, M. M. Botvinik a publicat un articol „Sinteza enzimatică a peptidelor optic active din esterii glicolici ai D, L-aminoacizilor”. S-a dovedit că hidroliza enzimatică a esterilor glicolici ai acilaminoacizilor poate fi utilizată pentru a separa acil -D, L -aminoacizi în antipozi optici [17] . În 1964, folosind metoda spectroscopiei IR, a fost dezvăluită cauza apariției racemizării observată în sinteza esterilor nitrofenilici ai carbobenzoxipeptidelor prin metoda carbodiimidei. Apariția unei astfel de racemizări a fost o consecință a azalactonizării peptidelor [18] .
Ca o continuare a studiului transferului resturilor de aminoacizi de la peptidele O ale aminoacizilor b la proteine folosind metoda izotopilor radioactivi, M. M. Botvinik și A. P. Andreeva au sintetizat N-benzoil-(O-benzoilfenilalanil-C 14 )- serină, care în continuare, sub acțiunea chimotripsinei, a interacționat cu albumina serică și separat cu insulina [19] . Stabilitatea preparatelor obţinute la alcali a sugerat că adăugarea se datorează formării de legături peptidice stabile. Această ipoteză a fost dezvoltată în continuare. Deci, în același an, Maria Moiseevna a efectuat o reacție similară cu ribonucleaza [20] . S-a dovedit că ribonucleaza în sine este capabilă să activeze procesul de transfer al benzoilfenilalanilului la proteine, iar chimotripsina este un fel de inhibitor în această reacție.
La sfârșitul anilor 1960, Maria Moiseevna și colegii ei au început să folosească pe scară largă substraturi cromogene pentru studiul enzimelor. Când se lucrează cu proteinaze, nitroanilidele de aminoacizi s-au dovedit bine. Au fost folosite atât în cercetarea teoretică, cât și în medicină pentru diagnosticarea diferitelor boli. Ca substraturi sintetice, p-nitroanilidele au interesat oamenii de știință chiar și în anii de dinainte de război. Cu toate acestea, sinteza acestor compuși a prezentat unele dificultăți. A fost deosebit de dificil să se obțină substraturi optic pure și în același timp ușor solubile. Prin urmare, M. M. Botvinik și E. V. Ramensky au dezvoltat o metodă pentru obținerea p-nitroanilidelor optic pure de acetil-L-leucină și acetil-L-fenilalanină [21] .
În același timp, începând cu 1964, M. M. Botvinik și S. M. Avaeva au fost atrași de întrebările legate de structura fosfoproteinelor, în special de elucidarea naturii legăturii dintre acidul fosforic și proteine. Caracterul macroergic al legăturilor de fosfor din fosforoproteine, labilitatea lor ridicată, reactivitate ridicată și o serie de alte caracteristici sugerează prezența diferitelor forme de legături în fosfoproteine. Pornind de la presupunerea că, pe lângă monoester, există și legături pirofosfat în proteine, cercetătorii conduși de Maria Moiseevna au obținut 2 compuși care erau reprezentanți ai unei noi clase de diseril pirofosfați : 2 - dibenzilpirofosfat și P1P2 - di(metilamidă). N-benzoilseril)-P1P2 - dibenzil pirofosfat . Ulterior, a fost efectuat un studiu detaliat al proprietăților acestor compuși [22] . Lucrările în aceste zone au început să continue în anii 1970 de către colegii și asociații Mariei Moiseevna. De exemplu, în lucrările privind studiul serilpirofosfaților de tip I, Avaeva a studiat stabilitatea acestor compuși la pH variat, cinetica hidrolizei lor acide, hidroliză enzimatică prin pirofosfatază anorganică de drojdie și fosfatază alcalină E. Coli [23] .
M. M. Botvinik nu avea familie, dedicându-și întreaga viață lucrului la universitate. În prezența unui talent incontestabil ca cercetător, ea nu a reușit să obțină posturile corespunzătoare calificărilor sale (în special, postul de profesor), și au existat o serie de motive pentru aceasta: în special, M. M. nu a fost membru al partidului; unele dintre rudele ei au locuit în străinătate după revoluție, ceea ce a complicat și statutul social la acea vreme. Din anii 1940 locuit intr-un apartament comunal la str. Chkalova, d. 7, ap. 5.