| Maria Moiseevna Botvinik | |
|---|---|
| Födelsedatum | 23 oktober ( 5 november ) 1901 eller 1901 [1] |
| Födelseort | Minsk |
| Dödsdatum | 17 april 1970 eller 1970 [1] |
| En plats för döden | Moskva , Sovjetunionen |
| Land | |
| Vetenskaplig sfär | Kemi , Biologi |
| Arbetsplats | Moscow State University M.V. Lomonosov |
| Alma mater | Fakulteten för fysik och matematik, Moscow State University |
| Akademisk examen | Doktor i kemivetenskap |
| Akademisk titel | docent |
| vetenskaplig rådgivare |
Zelinsky Nikolay Dmitrievich Gavrilov Nikolai Ivanovich |
Maria Moiseevna Botvinik (stavas mindre ofta Botvinnik ; 23 oktober 1901 , Minsk - 17 april 1970 , Moskva [2] ) - sovjetisk organisk kemist , doktor i kemiska vetenskaper, vetenskapsman, specialist inom området proteinkemi , i synnerhet hydroxiamino syror . För första gången i Ryssland syntetiserade hon de viktigaste hydroxiaminosyrorna och deras derivat, avsevärt avancerad kemi för att lösa frågan om hydroxylens roll i protein, mekanismerna för enzymverkan.
Född i en judisk familj. Fadern var anställd (fabrikschef).
1918 tog hon examen från den 88:e arbetsskolan i Moskva. Åren 1918-23. Hon tjänstgjorde i People's Commissariat of Food , sedan i Khleboprodukt som kontorist, kontorist, avdelningschef, avdelningssekreterare, korrespondent. Åren 1924-1925. undervisade i naturkunskap och ekonomisk geografi på gymnasiet 34.
1919 gick hon in på fakulteten för fysik och matematik vid Moscow State University och 1927 tog hon examen från den kemiska avdelningen efter att ha försvarat sin avhandling "Om anhydridkomplexet av edestin innehållande hexoniumbaser" (1929) [3] . 1928-1929 arbetade hon som beredare och laboratorieassistent på kemiavdelningen. Åren 1929-1931. - i forskarskolan vid fakulteten för kemi (handledare N. D. Zelinsky ). Efter att ha tagit examen från forskarskolan 1931 lämnades hon för att arbeta vid fakulteten för kemi vid Moscow State University som assistent, undervisade i organisk kemi. Hon utförde vetenskapligt arbete i laboratoriet för proteinkemi, ledd av N. D. Zelinsky och vice N. I. Gavrilov. Samtidigt arbetade hon som seniorforskare vid Biokemiska institutet. Bach. 1935 disputerade hon på sin doktorsavhandling och fick titeln docent vid institutionen för organisk kemi. Hon talade flytande tre språk: franska , engelska , tyska . 1941 evakuerades hon tillsammans med universitetet till Ashgabat , där hon tillsammans med Moscow State University arbetade som senior forskare vid den turkmeniska grenen av USSR Academy of Sciences . 1956 disputerade hon för doktorsexamen i kemivetenskap. Har över 50 publikationer. Sedan 1967 - Seniorforskare vid Institutionen för kemi av naturliga föreningar vid kemifakulteten vid Moskvas statliga universitet . I mer än 20 år har Maria Moiseevna undervisat i en specialkurs för studenter med inriktning mot proteinkemi. Eftersom hon var en kunnig vetenskapsman inom organisk kemi, en utmärkt föreläsare och lärare, åtnjöt hon välförtjänt prestige bland personalen och studenterna vid Kemiska fakulteten .
Maria Moiseevna deltog aktivt i det offentliga arbetet: fram till 1929 var hon bibliotekarie vid läkemedelsfabriken nr 2. 1929-1934 var hon i valbart arbete: sekreterare i den lokala kommittén; chef för produktionssektorn; medlem av universitetets forskarbyrå; ordförande för den lokala forskarbyrån, sekreterare för byrån för sektionen för vetenskapliga arbetare (SNR), agitator i studentgrupper. Hon var medlem av CHP:s universitetsbyrå under beskydd av kavalleribrigaden.
Utmärkelser: medalj "För arbetskraft under det stora fosterländska kriget" (1946), många hedersbetyg och tacksamhet för socialt, pedagogiskt och vetenskapligt arbete från ledningen för Kemiska fakulteten och universitetet (1931-1941).
Den 12 januari 1970 avskedades hon från sin position på grund av sin pensionering [4] .
Maria Moiseevna under olika perioder av bildandet av vetenskapen om proteiner var engagerad i aktuella problem med kemi av proteiner och peptider, studiet av strukturen och egenskaperna hos aminosyraderivat . I början av sin vetenskapliga karriär, medan hon fortfarande var doktorand vid N. I. Gavrilov, studerade och kompletterade hon med honom diketopiperazinteorin om proteinstruktur. Inom ramen för denna teori studerades anhydridkomplex, av vilka ett (isolerat från edestinproteinet) publicerades en diskutabel artikel, innehållande värdefull information som återspeglar idéerna om strukturen av proteiner i Ryssland och runt om i världen vid tiden för dess skrift (1929). [3]
Diketopiperaziner utgjorde ett viktigt område för tidig forskning av Botvinik, de nämns också i artikeln "On the Question of the Lactam-Lactam Rearrangement" (1937) [5] . I detta arbete löstes problemet med osäkerhet i form av amider genom att bestämma kol-kväve-dubbelbindningen, eftersom den senare är specifik endast för laktim-omlagringen. Som en metod för att studera omlagringen av amidbindningen användes Prilezhaev-reaktionen: verkan av perbensoesyra på en dubbelbindning. Efter att ha blivit intresserad av perbensoesyra började M. M. Botvinik, tillsammans med sina kollegor och studenter, utöka forskningen för att förstå hur djupt och med vilken mekanism oxidation av denna syra fortskrider. Faktum är att användningen av perbensoesyra som reagens för den kvalitativa, och ännu mer kvantitativa bestämningen av kol-kväve-dubbelbindningen, krävde en mer detaljerad studie av oxidationens natur. Med en av sina första studenter, M. A. Prokofiev, studerade de oxidationen av imidazol och dess derivat med detta reagens. Imidazolringen var lämplig för denna studie eftersom den är mycket stabil. Dessutom är denna gruppering brett spridd i proteinet. Förhållandet mellan kvävehaltiga föreningar studerades praktiskt taget inte [6] . I detta arbete klargjordes mekanismen för oxidation av imidazolringen. Oxidation gick igenom dioxidstadiet och ledde till urea :
Trots det faktum att diketopiperazinteorin utvecklades fram till slutet av 40-talet av 1900-talet insåg M. M. snabbt falskheten i denna teori och förblev en förespråkare för E. Fishers peptidteori , som hon lärde ut till studenter och studenter. Ytterligare arbete av M. M. ägnades åt hydroxiaminosyror, särskilt serin. Området hydroxiaminosyror uppmärksammades av många forskare på 1940-talet. Isolering av treonin , estrar av fosforsyra med hydroxiaminosyror från proteiner, data om betydelsen av hydroxylgruppen under enzymatisk klyvning av proteinet visade att hydroxigruppen, och följaktligen, hydroxiaminosyror spelar en viss och kanske en viktig roll i proteiner.
Men kunskapen om denna grupp av aminosyror på 1930-talet var ganska knapp. Särskilt lite var känt om feta hydroxiaminosyror. I samband med detta uppstod svårigheter vid isolering och bestämning av dessa föreningar. Helt bevisat i proteinet kan övervägas: tyrosin, hydroxiprolin, serin, treonin och b-hydroxiglutaminsyra. Data om b-oxyvalin, oxylysin , oxytreptofan och ett antal andra krävde bekräftelse. Således bevisades treonin, som först nämndes av V. S. Sadikov och N. D. Zelinsky [7] 1923, slutligen i proteiner först 1935 efter isolering från blodfibrin.
På jakt efter specifika egenskaper hos hydroxiaminosyror bestämde sig Botvinik och hennes grupp på den uttorkningsreaktion som är karakteristisk för b-hydroxisyror. Men när de närmade sig forskning stötte de på bristen på utveckling av metoder för syntes av hydroxiaminosyror.
Det visade sig att den bästa och universella metoden för syntes av b-hydroxi-a-aminokarboxylsyror är syntesen av treonin från krotonsyror. Den består i reaktionen av en omättad syra med kvicksilveracetat i en lösning av metylalkohol. Efter aminering med ammoniak och eliminering av metoxigruppen med bromvätesyra bildas en b-hydroxi-a-aminosyra.
Vidare hittades en karakteristisk reaktion för b-hydroxi-a-aminokarboxylsyror av fettserien - dehydrering med bensoesyraanhydrid med bildning av omättade azalaktoner. Det har konstaterats att uttorkning inträffar efter preliminär cyklisering. Hydrolysen av azalaktoner till acyler av omättade aminosyror studerades också. [åtta]
Dehydreringsreaktionen var av dubbelt intresse. Å ena sidan bör denna reaktion vara karakteristisk endast för hydroxiaminosyror, å andra sidan är möjligheten inte utesluten att nedbrytningen av hydroxiaminosyror fortskrider på detta sätt, om inte in vivo, så in vitro. Av de olika nedbrytningsmedlen bestämde sig forskarna på bensoesyraanhydrid som ett relativt milt reagens. I verk av M. M. Botvinik et al. riktningen för val av villkor för att förbättra utbytet av azalakton spåras: tid, temperatur på regimen och arten av bearbetningen av utgångsämnena.
På 1940 -talet lyckades M. M. Botvinik syntetisera b-oxynorvalin och belysa reaktionsmekanismen för att erhålla detta ämne [9] . Och 1948 utvecklade Maria Moiseevna kvalitativa reaktioner för b-hydroxiaminosyror och serin [10] . Grunden för denna reaktion var förmågan hos hydroxiaminosyror att omvandlas till omättade azalaktoner vid upphettning med ättiksyra eller bensoesyraanhydrid. Den framträdande dubbelbindningen kan lätt detekteras genom Bayer-avfärgning av permanganatet. De resulterande omättade azalaktonerna är instabila och sönderdelas vid upphettning till motsvarande ketosyror. När det gäller serin bildas pyrodruvsyra som med silicylaldehyd i alkaliskt medium ger en orangebrun färg. På detta sätt kan positionen för serin i peptiden bestämmas . Av alla aminosyror som finns i proteiner är det bara cystein som ger båda reaktionerna , som liksom hydroxiaminosyror omvandlas till omättad azalakton.
Botvinik ägnade också många år åt att undersöka reaktioner med perbensoesyra. Hennes arbete bekräftade aktiviteten av kol-kväve-dubbelbindningen i ett antal exempel. Samtidigt fann man att fettaminer, liksom aromatiska, oxideras av perbensoesyra och att den kvävehaltiga gruppens förmåga att reagera är förknippad med närvaron av fria elektroner i kvävet. Det har bevisats att föreningarnas sura egenskaper minskar deras reaktivitet [11] . 1946 publicerades en artikel där Maria Moiseevna tillsammans med akademiker N. D. Zelinsky fyllde i luckorna i uppgifterna om innehållet av hydroxiaminosyror i proteiner [12] .
År 1951, i Scientific Notes of Moscow State University, tillägnad 90-årsdagen av N. D. Zelinsky , publicerades en artikel som beskriver många värdefulla idéer om proteiners specifika egenskaper. Det har visat sig att hydroxigruppen i ett antal studerade proteiner dominerar eller utgör en betydande del av proteinets polära funktionella grupper. Denna studie har gjort betydande framsteg för att lösa frågan om hydroxylens roll i proteinet. För att belysa möjliga sätt att närma sig studiet av hydroxylens roll i proteinet, undersökte M. M. och kollegor reaktiviteten av hydroxyl i hydroxyaminosyror, i synnerhet med avseende på oxysalon; samtidigt satte de också ett andra mål - att få en esterbindning av en aminosyra, enligt hydroxigruppen. Det höga innehållet av hydroxiaminosyror i ett antal proteiner, i synnerhet i fibrillära proteiner, visade att hydroxyl spelar en speciell specifik roll, och bildar labila bindningar i proteiner eller mellan proteiner. Som ett experimentellt tillvägagångssätt försökte Botvinik använda hydroxamreaktionen för att detektera eterbindningen. Det visade sig att om det senare utförs under strikt valda förhållanden, så reagerar bara den eteriska bindningen. Med hjälp av hydroxamreaktionen blev det möjligt att lösa ett intressant och viktigt problem kring formen på hydroxylbindningen i en proteinmolekyl [13] .
Arbetet fortsatte med att studera egenskaperna hos esterbindningen som bildas av aminosyran och hydroxylgruppen av b-hydroxiaminosyror. Författarna trodde att studiet av andra bindningsformer, inklusive eterbindningen, tillsammans med den amidliknande bindningen, är avgörande för att lösa problemet med proteinstruktur. För detta ändamål utvecklades 1953 syntesmetoder och N,O-peptider av serin erhölls, och deras relation till enzymer studerades också. Pankreatin och kristallint trypsin, och senare pepsin och papain, användes som enzymer. Bland de erhållna föreningarna finns: O-(bensoylfenylalanin)-N-bensoylserin, O-(bensoylaminoisobutyryl)-N-bensoylserinetylester, N,O-di-(ftalylglycyl)-serinisopropylester och O-(bnsoylfenylalanyl)-N -bensoylserinmetylamid [14] .
1953 syntetiserade Botvinik först en serie estrar och amider av acylerade serinpeptider. Bland dem: N-(ftalylglycyl)-serinisopropylester med ett utbyte av 72%, N-(ftalylglycyl)-serinmetylester - 54%, N-( p -toluensulfoglycyl)-serinmetylester - 46%, N-( bensoylfenylalanyl)-serin - 71%. Den senare är i form av två stereomerer. Metylestrar omvandlades genom inverkan av metylamin till motsvarande amider av N-acylderivat av serinpeptider [15] .
Således löstes frågan om möjligheten att bilda en O-peptidbindning vid hydroxylen av serin, villkoren utvecklades och ett antal N, O-peptider av serin, N-bensoyl-O-peptider av serin, och deras derivat syntetiserades. Vidare, 1955, tillsammans med den redan nämnda S. M. Avaeva, tog M. M. Botvinik upp hydroxiaminosyran treonin. N-acyl-O-peptider av treonin och allotreanin syntetiserades [16] . Med dessa föreningar som exempel studerades möjligheten till enzymatisk hydrolys av O-peptidbindningen i treoninpeptider i efterföljande arbeten, vilket var en övergång till en ny riktning inom forskningen - till enzymatisk syntes. År 1958 publicerade M. M. Botvinik en artikel "Enzymatisk syntes av optiskt aktiva peptider från glykolestrar av D, L-aminosyror." Det visade sig att den enzymatiska hydrolysen av glykolestrar av acylaminosyror kan användas för att separera acyl -D, L -aminosyror till optiska antipoder [17] . 1964, med användning av metoden för IR-spektroskopi, avslöjades orsaken till uppkomsten av racemisering som observerades vid syntesen av nitrofenylestrar av karbobensoxipeptider med karbodiimidmetoden. Uppkomsten av sådan racemisering var en konsekvens av azalaktonisering av peptider [18] .
Som en fortsättning på studien av överföringen av aminosyrarester från O-peptider av b-aminosyror till proteiner med användning av metoden för radioaktiva isotoper, syntetiserade M. M. Botvinik och A. P. Andreeva N-bensoyl-(O-bensoylfenylalanyl-C14 ) - serin, som vidare, under verkan av kymotrypsin, interagerade med serumalbumin och separat med insulin [19] . Stabiliteten hos de erhållna preparaten mot alkali antydde att tillsatsen beror på bildningen av stabila peptidbindningar. Detta antagande utvecklades ytterligare. Så samma år utförde Maria Moiseevna en liknande reaktion med ribonukleas [20] . Det visade sig att ribonukleas i sig kan aktivera processen för bensoylfenylalanylöverföring till protein, och kymotrypsin är en slags inhibitor i denna reaktion.
I slutet av 1960-talet började Maria Moiseevna och hennes kollegor i stor utsträckning använda kromogena substrat för studier av enzymer. När man arbetar med proteinaser har aminosyranitroanilider visat sig väl. De användes både i teoretisk forskning och inom medicin för diagnos av olika sjukdomar. Som syntetiska substrat intresserade p-nitroanilider forskare även under förkrigsåren. Syntesen av dessa föreningar uppvisade emellertid vissa svårigheter. Det var särskilt svårt att få optiskt rena och samtidigt lättlösliga substrat. Därför utvecklade M. M. Botvinik och E. V. Ramensky en metod för att erhålla optiskt rena p-nitroanilider av acetyl-L-leucin och acetyl-L-fenylalanin [21] .
Samtidigt, från och med 1964, lockades M. M. Botvinik och S. M. Avaeva av frågor om strukturen av fosfoproteiner, i synnerhet förtydligande av typen av bindning mellan fosforsyra och protein. Den makroergiska karaktären hos fosforbindningar i fosforproteiner, deras höga labilitet, höga reaktivitet och ett antal andra egenskaper antydde närvaron av olika former av bindningar i fosfoproteiner. Baserat på antagandet att, förutom monoester, även pyrofosfatbindningar finns i proteiner, erhöll forskare under ledning av Maria Moiseevna 2 föreningar som var representanter för en ny klass av diserylpyrofosfater : 2 - dibensylpyrofosfat ; och P 1 P 2 -di(metylamid) N-bensoylseryl) -PiP2 - dibensylpyrofosfat . Därefter genomfördes en detaljerad studie av egenskaperna hos dessa föreningar [22] . Arbetet inom dessa områden började fortsätta på 1970-talet av kollegor och medarbetare till Maria Moiseevna. Till exempel, i studier av typ I-serylpyrofosfater, studerade Avaeva stabiliteten hos dessa föreningar vid olika pH, kinetiken för deras sura hydrolys, enzymatisk hydrolys av oorganiskt jästpyrofosfatas och E. Coli alkaliskt fosfatas [23] .
M. M. Botvinik hade ingen familj och ägnade hela sitt liv åt att arbeta vid universitetet. I närvaro av en otvivelaktig begåvning som forskare lyckades hon inte uppnå de befattningar som motsvarade hennes kvalifikationer (i synnerhet tjänsten som professor), och det fanns ett antal skäl till detta: i synnerhet var M. M. inte en medlem av partiet; några av hennes släktingar bodde utomlands efter revolutionen, vilket också komplicerade den sociala statusen på den tiden. Sedan 1940-talet bodde i en gemensam lägenhet på st. Chkalova, d. 7, apt. 5.