William Astbury — priekopník röntgenovej difrakcie biologických molekúl
William Astbury — priekopník röntgenovej difrakcie biologických molekúl. Objavy na keratíne, prvé kroky k štruktúre DNA a inšpirácia pre Linusa Paulinga.
William Thomas Astbury FRS (Bill Astbury, 25. februára 1898, Longton - 4. júna 1961, Leeds) bol anglický fyzik a molekulárny biológ.
Astbury uskutočnil prvé röntgenové difrakčné štúdie biologických molekúl. Jeho práca na keratíne pomohla Linusovi Paulingovi objaviť alfa špirálu. V roku 1937 skúmal aj štruktúru DNA a urobil prvý krok k zisteniu jej štruktúry.
Život a pôsobenie
William Astbury sa narodil v Longtone v okrese Staffordshire. Vo svojej vedeckej dráhe spojil fyziku s biológiou a ako jeden z prvých vo Veľkej Británii sa venoval aplikácii röntgenovej difrakcie na biologické materiály. Väčšinu svojej kariéry prežil na univerzite v Leeds, kde založil laboratórium zamerané na štúdium štruktúry bielkovín a nukleových kyselín. Bol uznávaný pre svoju schopnosť premostiť experimentálne metódy fyziky a otázky molekulárnej biológie.
Hlavné vedecké príspevky
Röntgenová difrakcia biologických molekúl: Astbury patril k priekopníkom používania röntgenových lúčov na skúmanie usporiadania bielkovín a nukleových kyselín. Jeho experimenty na vláknitých vzorkách ukázali, že mnohé biologické makromolekuly majú pravidelnú opakujúcu sa štruktúru, ktorú je možné dedukovať z difrakčných obrazcov.
Keratín a vplyv na poznanie alfa-špirály: Štúdie keratínu (hlavne vláknitých foriem vlasy, vlnenie a podobne) priniesli dôležité dôkazy o pravidelných geometrických usporiadaniach v bielkovinách. Tieto výsledky poslúžili ako jeden z kľúčových podnetov pre Linusa Paulinga pri formulovaní modelu alfa-špirály, ktorá sa ukázala byť základnou sekundárnou štruktúrou bielkovín.
Skúmanie DNA (1937): Astbury zhotovil jedny z prvých röntgenových snímok vláknitej DNA. Z našich dnešných poznatkov si jeho merania vyslúžili pozornosť najmä preto, že ukázali pravidelný opakujúci sa rozstup (tzv. periodu) zodpovedajúci vrstevnému ukladaniu nukleotidových báz. Tieto pozorovania — hoci vtedy ešte nebolo možné zostaviť úplný trojrozmerný model — predstavovali dôležitý prvý krok smerom k objasneniu dvojitej špirály neskorších generácií vedcov.
Metódy a prístup
Astbury využíval hlavne tzv. vláknovú röntgenovú difrakciu, pri ktorej sú molekuly usporiadané v orientovaných vláknach. Takéto vzorky generovali charakteristické štvorcové alebo pásové difrakčné obrazce, z ktorých bolo možné získať informácie o pravidelných rozstupoch atómov či podjednotiek. Jeho prístup bol interdisciplinárny: kombinoval starostlivú prípravu vzoriek, experimentálnu röntgenovú prácu a fyzikálnu interpretáciu výsledkov.
Odkaz a význam
Astburyho práca položila základy modernej štrukturálnej biológie. Jeho včasné dôkazy o pravidelnej organizácii bielkovín a nukleových kyselín ovplyvnili významné osobnosti 20. storočia (ako Linus Pauling, ale nepriamo aj Watsona a Cricka). V Leeds vybudoval pracovisko, ktoré formovalo ďalšie generácie výskumníkov v oblasti difrakčných metód a molekulárnej štruktúry.
Ocenenia a uznanie: Do histórie vied sa Astbury zapísal ako FRS (Fellow of the Royal Society) a ako jeden z prvých, ktorí ukázali, že röntgenová difrakcia môže byť mocným nástrojom pre pochopenie biologických makromolekúl. Jeho prístup a pozorovania zostávajú dôležitou súčasťou dejín štrukturálnej biológie.
Cesta k DNA
V roku 1937 mu Torbjörn Caspersson zo Švédska poslal dobre pripravené vzorky DNA z teľacieho týmusu. Skutočnosť, že DNA vytvárala difrakčný obrazec, ukazovala, že má pravidelnú štruktúru. Astbury uviedol, že štruktúra DNA sa opakuje každých 2,7 nanometra a že bázy ležia plocho, naskladané na seba, vo vzdialenosti 0,34 nanometra. Na sympóziu v roku 1938 v Cold Spring Harbor Astbury poukázal na to, že vzdialenosť 0,34 nanometra je rovnaká ako vzdialenosť aminokyselín v polypeptidových reťazcoch. V skutočnosti je rozstup báz v B-forme DNA 0,332 nm.
V roku 1946 Astbury predniesol na sympóziu v Cambridgei príspevok, v ktorom povedal: "Jedným z najväčších biologických objavov našej doby je uvedomenie si, že pravdepodobne najzákladnejšou interakciou zo všetkých je interakcia medzi proteínmi a nukleovými kyselinami". Povedal tiež, že rozstupy medzi nukleotidmi a rozstupy aminokyselín v proteínoch "neboli aritmetickou náhodou".
Astbury nebol schopný na základe svojich údajov navrhnúť správnu štruktúru DNA. V roku 1952 však Linus Pauling použil Astburyho nedostatočné údaje, aby navrhol štruktúru DNA, ktorá bola tiež nesprávna. Napriek tomu Astburyho práca povzbudila Mauricea Wilkinsa, Raymonda Goslinga a Rosalind Franklinovú na Kings College v Londýne. Ich výsledky röntgenovej kryštalografie využili Francis Crick a James D. Watson na určenie štruktúry DNA v roku 1953.
Prehľadať