Robert Joseph Payton Williams MBE FRS ( 25 februari 1926 – 21 mars 2015 ) [1] var en engelsk kemist, hedersstipendiat vid Wadham College, Oxford, och professor emeritus vid University of Oxford [2] .
| Robert Joseph Payton Williams | |
|---|---|
| Robert Joseph Paton Williams | |
| Namn vid födseln | engelsk Robert Joseph Paton Williams |
| Födelsedatum | 25 februari 1926 |
| Födelseort | Wallasey, Cheshire, Storbritannien |
| Dödsdatum | 21 mars 2015 (89 år) |
| En plats för döden | John Radcliffe Hospital Oxford |
| Medborgarskap | brittisk |
| Ockupation | vetenskapsman, kemist |
| Far | Ernest Ivor Williams |
| Mor | Alice Williams |
| Make | Jelly Beukley |
| Barn |
Tim Williams John Williams |
| Utmärkelser och priser |
Medlem av Order of the British Empire. (MBE) |
Robert Joseph Payton Williams föddes i Wallasey, Cheshire , son till en tulltjänsteman. Bob var den andra av fyra barn. Från 1931 till 1937 gick Bob i St. George's School i Wallasey. Då betalade föräldrarna för undervisningen på gymnastiksalen. Det var då han började visa ett stort intresse för kemi. Mot slutet av skolgången uppmuntrades Bob att söka till Cambridge och Oxford. Han kunde inte vinna en plats i Cambridge och åkte till Oxford. Bob Williams började på Merton College i oktober 1944 [3] . Robert ville studera de kemiska grundämnena i biologiska system, men visste inte var han skulle börja i det inledande skedet av utbildningen. I slutet av första terminen tvivlade Bob på sitt val och funderade till och med på att flytta till University of Liverpool. Men till slut bestämde jag mig för att inte gå.
Hans tredjeårsinstruktör var en analytisk kemist, Dr Harry M.N. Irving. Forskningsämnet i laboratoriet var organiska reagenser som kunde separera metalljoner från lösning i form av färgade komplex. Detta ämne lockade Bob. Inom sex månader efter arbetets början, vid påsk 1948, fastställde han selektivitetsordningen för bindningen av det organiska reagenset ditizon till metalljoner, sålunda:
Mg 2+ < Mn 2+ < Fe 2+ < Co 2+ < Ni 2+ < Zn 2+ < Cu 2+Denna stabilitetsordning blev allmänt känd som Irving-Williams-serien. Denna studie publicerades av Irving och Williams i tidskriften Nature 1948. Detta var det första högprofilerade arbetet i det vetenskapliga samfundet, som han tillkännagav själv i den vetenskapliga världen. Under de följande två åren av att arbeta med Irving kunde Robert bekräfta att deras serier var gemensamma. [4] [1] Studier av hans doktorandarbete ingick i en stor artikel publicerad 1953.
Under studietiden besökte William laboratoriet vid Uppsala universitet hos professor Arne Tiselius, en välkänd biokemist och nobelpristagare. Där träffade han också professor Stig Claeson. Båda var upptagna med att utveckla kromatografiska metoder för att separera proteiner. Bob var imponerad av labbutrustningen jämfört med Oxford. Efter att ha tagit sin doktorsexamen började William arbeta i dessa laboratorier 1950. Där lärde han sig mycket om proteinrening. Mycket snabbt utvecklade han en ny metod för att separera molekyler med hjälp av kromatografi, nu kallad gradientelueringsanalys. [1] Bob publicerade sina idéer i Sverige i form av en recension med titeln "Metal Ions in Biological Systems" i tidskriften Biological Reviews 1953. Detta uppmärksammades av många biologer, som senare blev hans medarbetare. [5]
1955 började Bob Williams på Wadham College som kemilärare. Här fortsatte han och hans team forskning om stabiliteten hos metalljonkomplex. Williams beskriver i detalj stabiliteten hos komplex som bildas av organiska ligander och joner av den första serien av övergångselement (från Mn till Zn). Hans arbete bekräftade att sekvensen är oberoende av ligandens kemiska natur (men vikten av ligandinstabilitet visades). Uppsatsen diskuterade också de elektroniska faktorerna som styr stabiliteten hos metalljonerna som ligger bakom denna sekvens i termer av Paulings teori om joniska och kovalenta bindningar med användning av hybridisering av d-, p- och s-orbitaler. Man drog slutsatsen att interaktionen måste innefatta en ökning av kovalensen längs serien. Från 1956 till mitten av 1960-talet bedrev Bob Williams forskning vid Inorganic Chemistry Laboratory med grupper av studenter såväl som forskningsassistenter. Ytterligare forskning har fokuserat på de kemiska egenskaperna hos komplexa övergångsmetalljoner, som sedan är kända för att spela en roll i fångsten av biologisk energi genom elektrontransport. Elektronöverföringen beror på förändringen i metalljonens oxidationstillstånd. Nyckelegenskapen här är den relativa stabiliteten för oxidationstillståndet i en given miljö, kännetecknad av redoxpotentialer. Bob analyserade redoxpotentialerna för Fe(III) och Fe(II) [6] och Cu(II) och Cu(I) [7] , två metaller av biologisk betydelse. Han och hans elever visade hur kovalens, storlek och laddning av metalljoner påverkar redoxpotentialer.
Parallellt med sin forskning vid Laboratory of Inorganic Chemistry om kemi av övergångsmetalljoner började Bob Williams studera deras roll inom biologin genom att samarbeta med biologer. Samtidigt hade han varken erfarenhet av experiment med proteiner eller tillgång till lämpliga laboratorier för att arbeta med dem. Efter att ha publicerat sin ursprungliga recension från 1953 började William samarbeta med Bert Valli, en Harvard-läkare som analyserade zinknivåer i olika biologiska celler med hjälp av ditizonkolorimetriska reagens, som Bob själv hade studerat med Irving. Valli märkte att de röda blodkropparna innehöll en relativt hög koncentration av järn på grund av förekomsten av hemoglobin, men en mycket låg koncentration av zink, och att de vita blodkropparna hade lite järn men en stor mängd zink. Han undrade om observationen hade en bredare betydelse, eftersom zink vid den tiden inte var känt för att ha biologisk betydelse. I cirka 15 år arbetade Valli och Williams tillsammans. De blev pionjärer inom ett nytt ämnesområde. De utvecklade metoder för att studera metallbindning med hjälp av spektroskopiska metoder och bindningsaffinitet genom att ersätta icke-järnmetalljoner som kobolt med färglös zink (isomorf substitutionsmetod). 1968 lade Valli och Williams fram det allmänna konceptet metalloproteinreaktivitet, och föreslog att ett protein orsakar ett ovanligt koordinationstal och geometri i metalljoner för att orsaka ökad kemisk reaktivitet för katalytisk funktion eller snabb elektronöverföring. [åtta]
Bob Williams deltog i vetenskapliga konferenser om andning och lyssnade på diskussioner om genereringen av ATP, det universella biobränslet som genereras i kloroplaster av fotoner och i mitokondrier genom att reducera syre till vatten samtidigt med oxidation av sockerarter. Den sista processen, glykolys, är känd för att involvera fosforylerade föreningar, vilket resulterar i bildandet av ATP. Man trodde att ATP-prekursorer aktiverades av fosforylerade organiska föreningar. Medan han studerade litteraturen märkte Bob att genereringen av en mellanprodukt, tillsammans med elektronöverföring, var gemensam för alla organellreaktioner. Han föreslog att den mellanliggande länken måste vara en proton och att bildandet av ATP vid varje steg medförde migrering av protoner tillbaka till den negativa laddningen på organiska molekyler. 1959 gav Bob den första beskrivningen av denna helt nya idé. Williams beskrev hur elektronflödet, stimulerat av ljus eller kemiska omvandlingar, omvandlas till en protongradient, som sedan används för att bilda ATP. [9] Nästan omedelbart fick Williams ett brev från Dr. Peter Mitchell som bad honom att förklara sin hypotes. Williams upptäckte då att Mitchell hade inkluderat några av sina förklaringar i sina skrifter utan hänvisning till deras korrespondens. År 1978 tilldelades Mitchell Nobelpriset i kemi för sin teori om kemiosmos, publicerad 1961, definierad som ATP-syntes via en proteingradient över ett membran vilket resulterade i kondensation av fosfat för att bilda ATP. Dessa händelser ledde till en ovanligt lång diskussion i litteraturen, förvärrad av Nobelpriset, om prioriteringen av idén om ATP-syntes via protonelektrokemisk bindning.
Detta år var en vändpunkt i Williams vetenskapliga liv. Tidigare samarbeten med Valli och andra biologer gav honom förtroende för att han skulle kunna lyckas inom biologin. Men det är nödvändigt att arbeta med proteiner direkt. 1965-66 tillbringade Bob det akademiska året vid Harvard Medical School. Bob föreläste i en biokemikurs för doktorander. Han läste också mycket i biblioteket och började forska med professor Gene Kennedy. [10] Bob tackade nej till ett stipendium i kemi och bad om ett stipendium i biokemi. Wadhams ledning gick motvilligt med, men bara på villkoret att de sänkte lönerna. Sedan 1966 har Bob Williams blivit biokemist inom undervisning och forskning. Han implementerade aktivt sina idéer i Oxford Enzyme Group, som officiellt etablerades i oktober 1969. Bob Williams tillämpade NMR-teknik för att studera strukturen och dynamiken hos metalloproteiner. 1972 valdes han in i ett Royal Society-stipendium och 1974 utnämndes han till professor vid Royal Napier Society, vilket befriade honom från alla undervisningsuppgifter och gav honom den nödvändiga tiden för forskning. Med sitt team utvecklade han metoder för att binda NMR-toppar till specifika rester, med hjälp av paramagnetismen hos endogena metallkofaktorer, inklusive hem i cytokrom, såväl som lantanidjoner som exogena skift- och expansionsreagenser. Signaler från aromatiska rester gjorde det möjligt att mäta graden av rotationsmobilitet både på ytan av proteinet och inuti, vilket gav det första beviset för den relativa rörelsen av protein α-helixar. Genom att använda lysozym som en modell med pulsade NMR-tekniker för att mäta långsamma metaboliska hastigheter, lokala grupprörelser och små segment, visade han tillämpningen av dessa tekniker för snabb substratigenkänning och -bindning. Ordningsstörningsövergångar som svar på bindningen av kalcium- och zinkjoner i kalmodulin, osteokalcin och metallotionein har också studerats. [11] [12]
Ett ytterligare område av intresse för Williams sedan 1970 har varit biologiska mineraler. Han började studera den biologiska mineraliseringen av bland annat kalciumkarbonat, kiseldioxid och järnoxider.Initiala experiment visade att det var ganska lätt att odla kristaller som silversalter inuti små fack, inklusive liposomer. Bobs grupp studerade Acantharia, organismer som producerar exoskelett från spikler av strontiumsulfat och grönalger, desmider, som använder bariumsulfat. Exoskelettet av Acantharia består av 20 taggar, som var och en är en enda kristall av strontiumsulfat, som strålar från en punkt mot sfärens yta. Kisel, ett av de mest förekommande grundämnena på jorden, var känt för att ha liten användning av djur eller bredbladiga växter, men av örter. Bob drog slutsatsen att växter använder kiseldioxid som byggmaterial [13] för att härda sina strukturer eftersom växtens sura saft har en surhet på cirka 5 jämfört med den hos cirkulerande vätskor från djur, vilket är cirka 7,5. Vid lågt pH i juice är kalciumkarbonater (skal) och fosfater (ben) för lösliga för att fällas ut, medan lösligheten av kiseldioxid är oberoende av pH i detta intervall. Bob gick i pension 1991, avgick som professor vid Royal Napier Society och upphörde med forskning i labbet.
Under större delen av sitt vetenskapliga arbete undervisade Williams studenter i oorganisk kemi vid Wadham. [14] Insikten från forskningen gjorde det möjligt för honom att börja systematisera ämnet med tiden. Tillsammans med kollegan Courtney Phillips åtog sig Bob att skriva en gedigen lärobok. Boken skapades under flera år och baserades på ett år med föreläsningar för Oxford-studenter. Hans föreläsningskurs höll en mycket hög närvaro, och båda föreläsarna som deltog i varje föreläsning belönades ofta med applåder. Två volymer publicerades 1965 och 1966 av Oxford University Press. Dessa böcker har blivit allmänt erkända av både elever och lärare.
Williams nominerades till en av de högsta utmärkelserna - Order of the British Empire 2010 för tjänster till samhället i North Oxford [1] . Han valdes till Fellow i Royal Society 1972. Invald som utländsk medlem av den svenska, portugisiska, tjeckoslovakiska och belgiska vetenskapsakademin. Två gånger tilldelades han Medal of the Biochemical Society, Royal Society (två gånger), Royal Society of Chemistry (tre gånger), European Biochemical Society (två gånger). [femton]
Under vistelsen i Uppsala 1950 träffade Bob Jelly Beukley, en språkstudent. De gifte sig i juli 1952. Snart bosatte Jelly sig i Oxford med Robert. I slutet av sina studier födde Jelly sin första son, Tim. Två år senare fick Bob en andra son, John. Senare gifte Tim sig med Nick, en husläkare. De fick tre barn: Nuala, Kirsten och Jack. Bob gillade verkligen att umgås med sina söner och särskilt sina barnbarn. På olika helgdagar kom han med olika aktiva underhållningar för sina barnbarn och gjorde också presenter med sina egna händer, som fortfarande hålls av hans familj.
Robert Williams var en energisk och frispråkig person. Han försvarade alltid tydligt sina idéer, trots motståndarens regalier. Och han gjorde det även från en mycket ung ålder. Han tyckte inte särskilt mycket om att arbeta i laboratoriet, föredrar att tänka på egen hand eller med forskare utanför sin disciplin. Han behövde ständigt samla kunskap från olika områden inom kemi och biologisk vetenskap, för att hitta samband mellan olika fakta. Men detta var just hans stora styrka - i assimilering av ett brett kunskapsområde och jämförelse av ojämförliga fakta.