Howard Dalton | |
---|---|
Data nașterii | 8 februarie 1944 [1] |
Locul nașterii |
|
Data mortii | 12 ianuarie 2008 [2] (63 de ani) |
Țară | |
Loc de munca | |
Alma Mater | |
consilier științific | John Postgate [d] |
Premii și premii | membru al Societății Regale din Londra Leeuwenhoek Lectură [d] ( 2000 ) medalie Leeuwenhoek |
Howard Dalton (1944–2008), biochimist și microbiolog britanic.
Howard Dalton s-a născut în New Malden, Surrey , pe 8 februarie 1944; fiul lui Leslie Alfred Dalton, șofer de camion, și al lui Florence Gertrude Dalton (născută Evans). Absolvent al Liceului Rains Park.
A absolvit Universitatea din Sussex cu un doctorat pentru că și-a susținut activitatea în Laboratorul de fixare a azotului [4] .
După ce și-a susținut teza de doctorat, a plecat pentru o scurtă perioadă în Statele Unite pentru a-și construi cariera științifică la Universitatea din Warwick.
Și-a dedicat viața studierii procesului de oxidare a metanului de către bacterii, folosind acest gaz relativ inert ca unică sursă de carbon și energie. Howard a descoperit două enzime monooxigenază multicomponente complet noi responsabile de oxidarea inițială a metanului în metanol. Apoi a continuat să studieze funcțiile, mecanismele, reglementările și structurile acestora. Marea specificitate a substratului lor a determinat interesul său pentru utilizarea acestor enzime și a enzimelor înrudite pentru biocataliză, transformări biologice și bioremediere.
În timp ce a fost la Universitatea din Warwick, a fost și consilier științific șef al guvernului Regatului Unit la Departamentul pentru Mediu și Afaceri Rurale (Defra).
De asemenea, a fost activist în mișcarea de protest împotriva războiului din Vietnam.
Dându-și seama că tehnicile spectroscopice EPR ar fi de mare valoare în studiul metaloproteinelor, Howard s-a întors la Universitatea Sussex în 1970 pentru a lucra cu Dr. Bob Bray în Departamentul de Chimie la două enzime care conțin molibden, nitrat reductaza din ciuperca Aspergillus. nidulans și xantin dehidrogenază de la Veillonella alcalescens. El a folosit EPR pentru a studia mediul chimic al cofactorilor lor de molibden, precum și a flavinelor și a centrilor de fier-sulf, oferind o perspectivă asupra mecanismului de acțiune al enzimelor și a împărtășirii electronilor între cofactorii din enzimă.
În octombrie 1971, Howard s-a căsătorit cu Kira Rostislavovna de Armitt Rozhdestvenskaya, fiica lui Rostislav Sergeyevich Rozhdestvensky, un profesor de facultate.
La începutul anilor 1970, Derek Burke a deschis un departament de științe biologice la Universitatea din Warwick și l-a numit pe Roger Wittenbury președinte al departamentului pentru a deveni fondatorul microbiologiei acolo în 1972. Un an mai târziu, Howard a fost numit lector catedră pentru a-și spori cunoștințele despre biochimia și fiziologia microbiană în 1973, iar apoi el și soția sa Kira s-au mutat în satul Radford Semele, lângă Leamington Spa. Acest lucru a condus la mandatul său lung și de mare succes la Universitatea din Warwick, timp în care cercetările sale i-au oferit o reputație internațională binemeritată, o carieră de publicare de succes de peste 200 de lucrări și chiar descoperirea unor domenii cu totul noi de cercetare în microbiologia compuşilor cu un singur carbon (C1).
De-a lungul anilor 1980 și 1990, Howard a construit și a condus treptat Grupul de Cercetare în Microbiologie de la Departamentul de Științe Biologice din Warwick, până când a devenit unul dintre cele mai mari de acest gen din Marea Britanie, acoperind cercetarea interdisciplinară în microbiologie, adesea cu o orientare aplicată. . După pensionarea lui Roger Wittenbury, Howard a devenit președinte al Departamentului de Științe Biologice în 1999 și a fost un lider eficient și popular acolo până când a fost detașat la Defrau în 2002.
Din martie 2002 până în septembrie 2007, Howard a fost consilier științific șef la Defra. El a fost primul consilier științific șef al departamentului, numit de Sir David King FRS, care la acea vreme era consilier științific șef al primului ministru. În următorii cinci ani, Howard a îmbunătățit modul de utilizare a științei de către Defra, urmărind să-și învețe angajații cum să ia decizii riguroase, bazate pe dovezi științifice solide. Howard a prezidat un grup științific consultativ în crearea planului de urgență al Regatului Unit pentru combaterea virusului gripei aviare și a jucat un rol esențial în ridicarea problemei schimbărilor climatice ca o amenințare majoră, ținând prelegeri despre aceasta și alte subiecte, cum ar fi biocombustibilii și culturile modificate genetic la multe țări naționale și întâlniri internaționale.
Tenisul a fost marea lui pasiune și a fost membru al Leamington Real Tennis Club, unde a deținut titlul în multe turnee. Pe unul dintre ei, jucând într-un turneu amical de dublu, a leșinat brusc și a murit. S-a întâmplat pe 12 ianuarie 2008.
Cariera de cercetare a lui Howard a început cu un doctorat la Universitatea din Sussex sub Prof. John Postgate (R.S. 1977) pe o instalație cu arc de fixare a azotului. A studiat fixarea azotului în azotobacteriile aerobe din sol. Această teză de doctorat a fost susținută în 1968. În fixarea azotului bacterian, azotul atmosferic este redus la amoniac într-o reacție catalizată de complexul de nitrogenază, care constă din două proteine care conțin metale precum fier și molibden. Sensibilitatea ridicată a acestei enzime la oxigen a stat la baza întrebării principale a tezei de doctorat a lui Dalton: Cum funcționează nitrogenaza sensibilă la oxigen în bacterii într-un mediu extrem de aerob? Cercetările sale extinse și imaginative au arătat în mod clar că această problemă poate fi explicată prin două mecanisme: în primul rând, protecția respiratorie, în care respirația a fost folosită pentru a forța oxigenul să coboare la niveluri sigure și, în al doilea rând, protecția conformațională, în care modificările conformației enzimele protejează locurile sensibile la oxigen [5] .
În 1968, Dalton s-a mutat în SUA timp de doi ani pentru a colabora cu profesorul Lan Mortensen de la Universitatea Purdue, Indiana, pentru a studia biochimia nitrogenazei în bacteria anaerobă Clostridium. Această lucrare i-a extins cunoștințele despre purificarea proteinelor, analiza spectrofotometrică și spectroscopia de rezonanță paramagnetică electronică (EPR) a enzimelor metalice în sisteme complexe multiproteice. Aceste studii au contribuit la dezvoltarea lucrărilor sale ulterioare privind oxidarea metanului.
Metilotrofii sunt microbi care pot crește pe compuși cu carbon redus care conțin unul sau mai mulți atomi de carbon, dar fără legături carbon-carbon; exemple de astfel de substanțe sunt metanul, metanolul, metilamina și trimetilamina [6] . Produsul final al tuturor degradării microbiene anaerobe a materialului organic este metanul. O parte dintre ele ajunge în atmosferă, unde este un puternic gaz cu efect de seră. Metanotrofii sunt grupul principal de metilotrofe care sunt capabili să folosească metanul și, prin urmare, joacă un rol important în ciclul carbonului prin reducerea cantității de metan eliberat în atmosferă. Au devenit importante deoarece pot fi utilizate în procesele de biotransformare și bioremediere. Metanotrofele sunt împărțite în tip I și tip II [7] . Această diviziune s-a bazat inițial pe sistemele lor interne de membrană, dar phyla metanotrofice diferă și prin modelele lor de asimilare a carbonului, sisteme genetice, filogenie etc.
Howard a adunat o echipă mare de cercetare la Universitatea din Warwick și a dirijat lucrările asupra procesului extrem de complex prin care metanul este oxidat în metanol de către mitelotrofi. Acesta este primul pas necesar pentru producția ulterioară de energie și asimilarea carbonului în celule noi. Toată energia folosită pentru creșterea metanotrofelor provine din oxidarea metanului în dioxid de carbon:
CH 4 → CH 3 OH → HCHO → HCOOH → CO 2 .
În 1973, prima etapă a acestui proces practic nu a fost studiată. Dalton a decis să-și înceapă studiul folosind datele obținute din lucrările asupra sistemelor enzimatice cu metale multicomponente, pe care le-a obținut în timpul studiului său asupra nitrogenazei și enzimelor înrudite. Și-a atins cu succes obiectivul alături de studenți și profesori de cercetare, în special John Colby și David Sterling. Munca comună a multor laboratoare care utilizează diferiți metanotrofe a condus la o concluzie comună: prima etapă a oxidării metanului este catalizată de un sistem mixt de monooxigenază. Aceasta se numește acum metan monooxigenază (MMO); ea este cea care hidroxilează metanul în metanol folosind oxigen molecular și un agent reducător (AH2 ) :
CH4 + AH2 + O2 → CH3OH + H2O + A.
S-a presupus că reductorul este un reducător metabolic comun, NADH sau NADPH, dar au existat confuzii și dezacord considerabile în aceste rezultate în studiile anterioare, care implică adesea utilizarea de diferite bacterii, preparate membranare și teste enzimatice. Sistemele de analiză explicită ar include măsurarea spectrofotometrică a dispariției NADH sau a consumului de oxigen dependent de metan și dependent de NADH. Cu toate acestea, majoritatea preparatelor fără celule utilizează fracțiuni de membrană care conțin NADH oxidază, care consumă și NADH și oxigen, iar produsul metanol poate fi, de asemenea, metabolizat în continuare.
Primul pas esențial al lui Dalton în rezolvarea problemei a fost dezvoltarea unor sisteme de analiză sigure, fără ambiguitate; Sistemele pe care le-a creat sunt încă în uz astăzi. Ele nu folosesc un substrat evident (metan), ci se bazează pe utilizarea unor alcani alternativi, a căror oxidare prin MMO depindea de specificitatea extrem de largă a substratului [8] . Aceste metode includ oxidarea brometanului, a cărui dispariție poate fi măsurată prin cromatografie gaz-lichid (GLC) și oxidarea etilenei sau propilenei, produsele din rășină epoxidica sunt de asemenea măsurate prin GLC.
Aplicarea acestor metode a condus la caracterizarea definitivă a MMO folosind o enzimă purificată din extracte solubile de tipul I metanotrof Methylococcus capsulatus din tulpina Bata. A fost inițial izolat de Roger Wittenbury de izvoarele termale ale băilor romane de la Bath. Ulterior, acest MMO solubil (sMMO) a fost prezent în mai multe metanotrofe. Cercetările au arătat că catalizează hidroxilarea metanului în metanol, cu NAD(P)H ca agent reducător. Este format din trei componente și, la fel ca azotaza, conține ioni metalici. Descompunerea acestei enzime în proteinele sale constitutive a fost o realizare semnificativă, deoarece doar una dintre componente a putut fi analizată independent de celelalte două. Această componentă C este acum cunoscută sub numele de reductază, o flavoproteină care conține FAD și un centru de sulfură de fier găsită în ferredoxina și putidaredoxină de spanac. Componenta A este o hidroxilază și conține fier non-hemoglobină. Componenta B proteică de legare este o proteină mică, incoloră.
Componenta C transferă electroni de la donorul NADH la o hidroxilază, care catalizează substratul metan folosind oxigen molecular. Aproximativ în același timp, John Higgs și colegii săi au putut lucra la purificarea parțială a unui MMO cu trei componente [9] din membranele unui metanotrof de tip II, methylosinus trichosporium. Donorul de electroni în preparatele brute a fost NADH, dar în preparatele purificate a fost necesar să se folosească ascorbat sau citocromul component C. Enzima rezultată este relativ instabilă, drept urmare unele rezultate nu sunt întotdeauna ușor de reprodus. Astfel, se părea că ar putea exista două tipuri diferite de MMO sau că ambele tipuri de metanotrof ar putea avea o singură MMO cu membrană cu condiția ca acesta să poată fi eliberat mai ușor din asocierea sa cu membrane pentru a produce sMMO.
Această confuzie a fost în cele din urmă rezolvată de grupul lui Dalton într-un studiu care a folosit cultivarea unei tulpini de bacterii. S-a demonstrat că există două enzime complet diferite în Methylococcus capsulatus în sMMO, precum și MMO membranar (sau parțial) (pMMO). Tipul de enzimă produsă depinde de prezența cuprului: pMMO se formează atunci când raportul cupru:biomasă este mare, în timp ce sMMO se formează când raportul cupru:biomasă este scăzut [10] . Într-un grup de cultură bacteriană, ambele MMO pot fi produse, deoarece raportul cupru:biomasă nu poate fi la fel de controlat sau definit (studiu al rolului cuprului în metanotrofi [11] .).
Ulterior, grupul lui Dalton a dezvoltat metode reproductibile de solubilizare și purificare și a arătat că enzima asociată membranei pMMO are, de asemenea, trei componente și, de asemenea, că două tipuri de MMO sunt prezente în alte metanotrofe, indiferent de tipul de membrană. Unii metanotrofi sintetizează un singur tip de MMO, caz în care se produce cel mai adesea o enzimă membranară. În special, cele două familii MMO nu au nicio similitudine detectabilă în secvența de aminoacizi sau structura tridimensională.
O trăsătură distinctivă a MMO, posibil legată de substratul lor normal de metan mic nefuncționalizat, este specificitatea lor extrem de largă de substrat. Deci sMMO are o gamă mai largă de substraturi decât pMMO. Substraturile pentru sMMO includ H-alcani, H-alchene, clormetan, brometan, triclormetan, nitrometan, metanol, monoxid de carbon, dimetil eter, benzen, stiren și piridină [12] . Această enzimă este capabilă să oxideze amoniacul, a cărui structură este în mod clar similară cu cea a metanului.
Când sunt utilizate celule întregi, un agent reducător (de exemplu metanol sau formiat) trebuie de asemenea furnizat în plus față de substratul potențial. În unele cazuri, oxidarea unui substrat potențial se numește co-oxidare.
Dalton a arătat că, deoarece metanotrofele pot co-oxida o serie de hidrocarburi și poluanți clorurati, aceștia prezintă un interes biotehnologic mult peste capacitatea lor de a oxida metanul în metanol [13] . Exemple importante sunt producția industrială de metanol din metan, cooxidarea propenei la epoxipropan, bioremedierea hidrocarburilor clorurate și prepararea de proteine recombinate valoroase folosind metanul ca materie primă.
Interesul și cunoștințele lui Howard pentru biotransformare l-au determinat să devină consultant pentru compania Celanese din New Jersey și mai târziu să se alăture consiliului consultativ științific al companiei de biotehnologie spin Celgene, unde a continuat să studieze aspectele chimice și industriale ale microbiologiei.
Specificitatea largă de substrat a metanmonooxigenazelor a făcut posibilă utilizarea lor ca catalizatori pentru reacții chimice complexe care ar putea duce la producerea de materiale utile. Deși munca anterioară a lui Howard Dalton la Warwick s-a bazat în mare parte pe metan monooxigenaze, după 1986 a devenit mai preocupat de alte tipuri de oxidoreductaze. Principalul său coleg în această cercetare a fost Derek Boyd de la Universitatea Queen din Belfast. Colaborarea lor fructuoasă în domeniul microbiologiei chimice a durat 20 de ani. Procedând astfel, munca lor a primit premii comune de la British Research Councils, programele Uniunii Europene și industrie, care au finanțat toate proiectele de sinteză catalitică chimică din Warwick și Belfast.
Howard Dalton și Derek Boyd au publicat 42 de publicații comune și au creat 3 brevete.
La începutul colaborării lor în 1986, ei au decis că, pe măsură ce cererea de sintoni chirali a crescut atât în domeniul academic, cât și în cel industrial, obiectivele importante pentru cercetarea lor ar trebui să includă:
Cele mai multe dintre biotransformări au fost efectuate și analizate la Universitatea din Warwick, după care au fost transportate la Universitatea din Belfast pentru analize chimice.
Cercetările ulterioare ale lui Howard asupra metan monooxigenazei au fost dezvoltate în colaborare cu alți oameni de știință.
După purificarea și caracterizarea celor două tipuri principale de metan monooxigenază, principala problemă a fost biologia moleculară a sintezei și reglării lor. Acest aspect a fost luat în considerare și dezvoltat în departamentul lui Howard de către Colin Murrell [14] . O altă sarcină importantă a fost să explice mecanismele și structurile tridimensionale ale acestora.
Structura enzimei solubile a fost determinată în principal de grupul savantului Lippard [15] .
În 1983, Școala de Bioștiințe a stabilit gradul de microbiologie și tehnologie microbiană, iar Howard, împreună cu fostul său student absolvent Colin Murrell, care s-a întors la departament în același an ca membru al facultății, a jucat un rol esențial în dezvoltarea acestui curs inovator, unul de primul de acest gen.gen din Marea Britanie. Popularitatea sa a crescut în următorii 10 ani, pregătind o nouă generație de microbiologi care erau bine familiarizați cu utilizarea microbilor (în special metanotrofii) în domeniul biotehnologiei.
În 1980, Rod Quayle și colegii săi au organizat un simpozion în Sheffield, unde Howard și-a editat lucrările științifice [16] . 12 ani mai târziu, împreună cu colegii săi de la catedră, a fost responsabil pentru cel de-al șaptelea simpozion ținut la Universitatea din Warwick [17] . Howard a schimbat foarte mult organizarea acestor simpozioane cu contribuțiile sale științifice directe la ele.
Dalton a ocupat o serie de funcții la universitate, ocupându-se atât de probleme academice, cât și de alte domenii ale vieții universitare. A supravegheat peste 100 de studenți absolvenți și doctoranzi. Howard a fost, de asemenea, un profesor, în special popular printre licențe, iar stilul său plin de duh ia inspirat pe mulți studenți să studieze microbiologia și să urmeze cariere în acest domeniu după absolvire.
Dalton și-a sponsorizat propria echipă de fotbal de tineret din sat.
Howard a primit un președinte personal la Warwick în 1983.
În 1993, Howard a fost ales Fellow al Societății Regale, iar în 2000 i s-a acordat medalia și prelegerea Leeuwenhoek, care a fost creată pentru a recompensa oamenii de știință remarcabili din domeniul microbiologiei; prelegerea sa a fost intitulată „Istoria naturală și nenaturală a bacteriilor metanoxidante”. A fost președinte al Asociației de Biologie Marină din 2007 până în 2008 și președinte al Societății de Microbiologie Generală din 1997 până în 2000. El a fost numit cavaler licențiat în lista cu onoruri din 2007 pentru serviciile sale pentru știință.
Colega lui din departamentul Defra, Helen Ghosh, a creat un nou premiu pentru Ziua Sportului, Trofeul Howard Dalton.
În 2010, Defra a găzduit și evenimentul inaugural pentru prelegerea anuală a lui Howard Dalton.
Tot prin contactul cu oameni de rang înalt din Marea Britanie și America, Howard a putut primi donații mari pentru a finaliza proiectul de construire a unui centru medical în Yappin; în prezent poartă numele Clinicii Howard Dalton și este susținută de donații generoase.
În plus, Consiliul Societății pentru Microbiologie Generală a decis să redenumească concursul Tânărul Microbiolog al Anului în onoarea lui Sir Howard, al cărui premiu este acum Premiul Sir Howard Dalton și o bursă nominală.
Howard a fost căsătorit cu Kira Rostislavovna de Armitt Rozhdestvenskaya, fiica lui Rostislav Sergeevich Rozhdestvensky, profesor de facultate. În căsătorie, au avut doi copii: Amber și Jed.
După moartea soțului ei, Kirado încă locuiește în Workshire în timpul verii, petrecându-și restul timpului lucrând la o fermă de stridii africane din Gambia. Fiica Amber locuiește în Peckham cu soțul ei și cei doi copii, Huxley Howard și Ines; ea lucrează ca redactor de reviste și critic alimentar și organizează evenimente de degustare de mâncare și vin. Fiul Jed locuiește în Asher cu soția sa și copiii lor, Rosie, Henry și Aja; conduce o companie care oferă consultanță software companiilor energetice. În timpul liber, îi place să joace tenis la Hampton Court.
Howard a fost un om de știință bun, practic, încrezător, deschis și plin de duh, care a inspirat colegi care, de cele mai multe ori, ridiculizau știința.
Un individ plin de viață, ieșit, îi plăcea să se cufunde în cultura americană, găzduind adesea întâlniri prietenoase, cum ar fi petreceri de Super Bowl pentru colegii săi.
În anii 1980, a fost „prima celebritate” la întâlnirile Biosciences din Warwick la întâlnirile săptămânale din pub-urile locale.
Uneori îi plăcea să joace „noapte de poker” cu niște colegi.
Howard era interesat de grădinile japoneze și chiar a creat două astfel de grădini pentru Universitatea din Warwick.
A fost fan al clubului de fotbal Tottenham Hotspur (Spurs). De asemenea, a fost membru al echipei de fotbal bioștiințe. În anii 1970, Howard s-a remarcat jucând pentru echipa Biohazard într-un amical împotriva Arabiei Saudite.
Îi plăcea și crichetul de țară.
Tenisul adevărat a fost o mare pasiune și a fost membru al clubului de tenis real Leamington, unde a fost primul la multe turnee.
Site-uri tematice | ||||
---|---|---|---|---|
Dicționare și enciclopedii | ||||
|