Merrifield, Robert Bruce

Robert Bruce Merrifield
engelsk  Robert Bruce Merrifield
Födelsedatum 15 juli 1921( 1921-07-15 )
Födelseort Fort Worth , Texas , USA
Dödsdatum 14 maj 2006 (84 år)( 2006-05-14 )
En plats för döden Creskill , New Jersey , USA
Land  USA
Vetenskaplig sfär biokemi
Arbetsplats
Alma mater
Utmärkelser och priser Nobelpriset Nobelpriset i kemi (1984)
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Robert Bruce Merrifield ( eng.  Robert Bruce Merrifield ; 15 juli 1921 , Fort Worth , Texas  - 14 maj 2006 , Creskill , New Jersey ) är en amerikansk biokemist, vinnare av Nobelpriset i kemi 1984 för hans föreslagna metodik för kemi syntes på fasta matriser [1] .

Barndom och ungdom

Bruce föddes den 15 juli 1921 i Fort Worth , Texas. Var det enda barnet i familjen. Far - George Evan Merrifield (George E. Merrifield), var en inredningsarkitekt och sålde accessoarer, mamma - Lauren Lucas Merrifield (Lorene née Lucas).

1923, när Bruce var två år gammal, flyttade hans familj till södra Kalifornien. Det var tiden för den stora depressionen , och Merrifields, för att hitta arbete åt sin far, var tvungna att flytta från plats till plats. På grund av detta bytte Bruce ofta skola.

Hans favoritämnen var fysik , kemi och astronomi . Bruce tyckte särskilt mycket om att göra kemiska experiment. Efter examen från Kaliforniens grundskola (9 klasser), studerade Merrifield i gymnasiet vid Montebello School (Montebello High School) 1937-1939. Efter två år på Pasadena Junior College gick han över till University of California i Los Angeles (UCLA). Efter att ha tagit sin kandidatexamen där 1943, arbetade Bruce i ungefär ett år vid Philip R. Park Research Foundation och hjälpte till med djurfoderexperiment med syntetiska aminosyror. Ett av dessa experiment var Geigerexperimentet, som för första gången visade på behovet av samtidig närvaro av essentiella aminosyror i foder för normal utveckling av djur.

Tidig karriär

Ett år senare gick Bruce in på forskarskolan vid University of California och började 1944 avhandlingsforskning under ledning av biokemiprofessorn Max Dunn (MS Dunn). Den senare studerade aminosyror och föreslog att Merrifield skulle ta upp detta ämne. Bruce började arbeta med biopolymerer som påverkar tillväxten av bakterier av släktet Lactobacilli , som användes för kvantitativ analys av aminosyror. Dunn och Merrifield var pionjärer inom detta område. Bruce identifierade prolin och studerade även pyrimidinbaserna som finns i jäst. För utvecklingen (tillsammans med sin handledare Dunn) av en biokemisk metod för kvantitativ analys av pyrimidiner tog han sin doktorsexamen (Ph.D.) 1949.

Direkt efter examen, den 19 juni 1949, gifte han sig med Elizabeth Furlong (Elizabeth Furlong) och reste dagen efter till New York.

Där, under ledning av Dr Woolley (DW Woolley), började Bruce arbeta som biträdande biokemist vid Rockefeller Institute for Medical Research (senare Rockefeller University ). Han undersökte en ny bakteriell tillväxtfaktor, strepogenin, som hans handledare hade upptäckt. Vid denna tidpunkt hade Sanger bestämt insulinets primära struktur, och Merrifield, på grund av strepogenins höga aktivitet, kunde studera två peptider från insulinets B-kedja, en pentapeptid och en heptapeptid innehållande serin [2] .

Metod för fastfassyntes av peptider

I mitten av 1900-talet var den vanligaste metoden för syntes av peptider metoden av Emil Fischer , som var den första som började arbeta inom detta område. I denna metod tillsätts aminosyror sekventiellt till den resulterande peptidkedjan. Cyklerna som består av stegen gruppskydd, aktivering, tillägg till peptidkedjan och avlägsnande av skyddsgruppen upprepas tills peptidkedjan med den önskade sammansättningen erhålls. Under syntesen bildades ett stort antal biprodukter som måste avlägsnas i varje steg. Som regel var utbytet av målpeptiden som syntetiserats med denna metod mycket lågt, och själva produkten var starkt kontaminerad.

Vissa förbättringar i denna process utvecklades på 1930-talet. En sådan förbättring var användningen av den mångsidiga bensyloxikarbonylgruppen, som gjorde det möjligt för Vincent Du Vignots grupp att syntetisera oxytocin och vasopressin .

Efter att ha syntetiserat peptider i flera år med metoder som var kända vid den tiden, började Bruce fundera på att skapa en alternativ, bredare version av syntesen. I sin laboratoriejournal i maj 1959 skrev han:

Det finns ett behov av en snabb, kvantitativ och automatiserad metod för syntes av långkedjiga peptider. Ett möjligt tillvägagångssätt kan vara att använda kolonnkromatografi, där aktiverade aminosyror läggs till en peptid fäst till en polymer bärare, sedan avlägsnas skyddsgrupperna och sedan upprepas cykeln tills den önskade peptiden är byggd. I det sista steget måste peptiden avlägsnas från bäraren.

Efter en serie experiment bestämde sig Bruce för att använda en polymer av styren och divinylbensen som bärare. Denna bärarvariant var attraktiv både på grund av dess höga löslighet i organiska lösningsmedel och dess låga tvärbindningsgrad. Att lägga till fördelarna med denna bärare är att den lätt kan modifieras för att tillåta den första aminosyran att bindas till polymeren som en bensylester.

Bland de få skyddsgrupper som fanns tillgängliga 1960 var bensyloxikarbonylgruppen inte helt lämplig för en ny variant av peptidsyntes, eftersom det krävdes en starkt sur miljö för att lossna från produkten, och sedan bestämde sig Bruce för att använda dicyklohexylkarbodiimid (DCCI) i sina experiment , som hade använts kort tidigare .

1963 publicerade Merrifield en klassisk artikel i Journal of the American Chemical Society där han beskriver en metod som han kallade "solid phase peptide synthesis" [3] . Denna artikel har blivit en av de mest citerade publikationerna i tidskriften.

Ett viktigt steg framåt var utformningen av en anläggning som kan automatisera syntesen av peptider. Den första arbetsapparaten tillverkades av Bruce och hans assistent John Stewart med hjälp av N. Gernberg 1965.

En publikation av Merrifield som beskriver framställningen av en tetrapeptid i en ny anläggning presenterade fastfaspeptidsyntes (SPPS) som en alternativ peptidsyntes [4] . Även om det fanns några skeptiska forskare, väckte tidningen enorm uppmärksamhet från kemister runt om i världen. Strax efter artikeln om tetrapeptiden följde en serie publikationer ägnade åt en detaljerad beskrivning av den nya metoden [5] . Bruces grupp producerade också flera peptidhormoner med hjälp av den utrustning de utvecklade, inklusive bradykinin , oxytocin , angiotensin och proteinet insulin [6] . Med spridningen av metoden för fastfassyntes av peptider började kommersiella modeller av automatiserade synthesizers dyka upp på marknaden, av vilka många var av dålig kvalitet och mycket misskrediterade SPPS.

Motståndare till den nya metoden för peptidsyntes hävdade att peptidprodukterna som erhölls med hjälp av en automatiserad syntetiserare inte var rena. Problemet med produkters renhet mötte Merrifield under hela hans arbete med syntes av peptider. Dess lösning blev möjlig tack vare utvecklingen av en metod för högpresterande vätskekromatografi .

Syntes av ribonukleas

1969 syntetiserade Merrifield tillsammans med Bernd Gutte enzymet ribonukleas [7] . För att utföra denna syntes krävde Merrifield och Gutta 369 kemiska reaktioner och 11 931 separata steg, vilket krävde flera veckors kontinuerlig drift av en automatiserad synthesizer. Detta arbete gav experimentella bevis för Anfinsens hypotes , som föreslog att den primära strukturen av ett protein bestämmer dess tertiära struktur.

Syntes av cecropin och dess analoger

År 1982 syntetiserade Bruce Merrifield och kollegor först peptiden cecropin , som har en antibakteriell effekt. Studier av detta ämne förvandlades därefter till ett separat område med en systematisk klassificering av denna klass av föreningar [8] . Vissa medlemmar i denna klass har framgångsrikt syntetiserats och analyserats för antibakteriell aktivitet i laboratoriet där Bruce arbetade [9] . Under experimenten fann forskare att D-cecropins A som erhållits av dem kan skapa samma elektriska ledningsförmåga som deras enantiomerer i bilipidskiktet och har också liknande antimikrobiell aktivitet [10] [11] [12]

Dessutom fann man att cecropiner i icke-polära medier har en hög grad av helicitet. Baserat på deras resultat drog Bruce Merrifield och hans labb slutsatsen att dessa peptider verkar genom bildandet av jonkanaler i cellmembran och inte interagerar med kirala centra som enzymer och receptorer.

Merrifields metod stimulerade stora framsteg inom biokemi , farmakologi och medicin , vilket gjorde det möjligt att systematiskt studera beroendet av aktiviteten hos enzymer, hormoner och antikroppar på deras struktur. Utvecklingen och förbättringen av metoden var huvudtemat för forskningen i hans laboratorium, som han ledde fram till de sista dagarna av sitt liv.

Utmärkelser och utmärkelser

För sitt arbete valdes Merrifield till US National Academy of Sciences 1972 [13] .

Han har mottagit ett antal priser för sitt arbete med peptidernas syntetiska kemi, inklusive:

Personligt liv

Bruce var gift med Elizabeth Furlong (1949), som han träffade vid University of Los Angeles. Efter examen i biologi arbetade hon tillsammans med sin man vid Rockefeller University i över 20 år. 1993 publicerade han sin självbiografi, Living in the Golden Age of Peptide Chemistry. Efter en lång tids sjukdom dog R. Bruce Merrifield den 14 maj 2006 vid 84 års ålder i sitt hem i Cresskill, New Jersey. Han lämnade efter sig en fru, 6 barn (Nancy, Jim, Betsy, Cathy, Laurie och Sally) och 16 barnbarn.

Litteratur

Anteckningar

  1. ↑ Kenneth Chang . R. Bruce Merrifield, som vann Nobelpriset i kemi, dör vid 84 år , The New York Times  (6 maj 2006). Arkiverad från originalet den 25 mars 2014. Hämtad 12 april 2008  .
  2. ↑ R.B. Merrifield, D.W. Woolley. Isolering och bestämning av strukturen hos en peptid med strepogeninaktivitet  //  Archives of Biochemistry and Biophysics : journal. - Elsevier , 1955. - Vol. 56 , nr. 1 . - S. 265-266 . - doi : 10.1016/0003-9861(67)90184-1 .
  3. ↑ R. B. Merrifield. Peptidsyntes i fast fas. I. Syntesen av en tetrapeptid  //  Journal of the American Chemical Society : journal. - 1963. - Vol. 85 . - S. 2149 . doi : 10.1021 / ja00897a025 .
  4. ↑ R. B. Merrifield. Automatiserad syntes av peptider  (engelska)  // Vetenskap. - 1965. - S. 178-185 . - doi : 10.1126/science.150.3693.178 .
  5. ↑ Robert B. Merrifield, John Morrow. Stewart, , Nils. Jernberg. Instrument för automatiserad syntes av peptider  (neopr.)  // Analytisk kemi. - 1966. - S. 1905-1914 . - doi : 10.1021/ac50155a057 .
  6. ↑ B. Marglin, R. B. Merrifield. Syntesen av bovint insulin med fastfasmetoden  //  Journal of the American Chemical Society : journal. - 1966. - P. 5051-5052 . doi : 10.1021 / ja00973a068 .
  7. ↑ R.B. Merrifield, B. Gutte. The Synthesis of Ribonuclease A  (engelska)  // The Journal of Biological Chemistry  : tidskrift. - 1971. - Vol. 246 . - P. 1922-1941 .
  8. ↑ Håkan Steiner, David Andreu, R.B. Merrifield. Bindning och verkan av cecropin och cecropin-analoger: Antibakteriella peptider från insekter  (engelska)  // Biochimica et Biophysica Acta : journal. - 1988. - Vol. 939 , nr. 2 . - S. 260-266 . - doi : 10.1016/0005-2736(88)90069-7 .
  9. ↑ HG Boman, I. Faye, P. Hofsten, K. Kockum, J.-Y. Lee, KG Xanthopoulos, H. Bennich, Å. Engström, R. B. Merrifield, D. Andreu. Om de primära strukturerna för lysozym, cecropiner och attaciner från Hyalophora cecropia  (engelska)  // Developmental & Comparative Immunology: journal. - 1985. - Vol. 9 , nej. 3 . - s. 551-558 . - doi : 10.1016/0005-2736(88)90069-7 .
  10. ↑ HG Boman, D. Wade, I. A. Boman, B. Wåhlin, R. B. Merrifield. Antibakteriella och antimalaria egenskaper hos peptider som är cecropin-melittin-hybrider  //  FEBS Letters : journal. - 1989. - Vol. 259 , nr. 1 . - S. 103-106 . - doi : 10.1016/0014-5793(89)81505-4 .
  11. ↑ David Andreu, Josep Ubach, Anita Boman, Birgitta Wåhlin, David Wade, R.B. Merrifield, Hans G. Boman. Förkortade cecropin A-melittin hybrider Betydande storleksminskning bibehåller potent antibiotikaaktivitet  //  FEBS Letters : journal. - 1992. - Vol. 296 , nr. 2 . - S. 190-194 . - doi : 10.1016/0014-5793(92)80377-S .
  12. ↑ Francesca M. Marassi, Stanley J. Opella, Padmaja Juvvadi, R. B. Merrifield. Orientering av cecropin A-spiraler i fosfolipid-dubbelskikt bestämt med Solid-State NMR-spektroskopi  // Biophysical  Journal : journal. - 1999. - Vol. 77 , nr. 6 . - s. 3152-3155 . - doi : 10.1016/S0006-3495(99)77145-6 .
  13. ↑ Bruce Merrifield Arkiverad 5 mars 2016 på Wayback Machine  

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk
Släktforskning och nekropol