stringtranslate.com

Джон Вудленд Гастингс

Джон Вудленд « Вуди » Гастингс (24 марта 1927 г. — 6 августа 2014 г.) был лидером в области фотобиологии , особенно биолюминесценции , и одним из основателей области циркадной биологии (изучение циркадных ритмов или цикла сна и бодрствования). [2] Он был профессором естественных наук имени Пола К. Мангельсдорфа и профессором молекулярной и клеточной биологии в Гарвардском университете . [3] [4] [5] Он опубликовал более 400 статей и был соредактором трех книг. [5]

Исследования Хастингса по биолюминесценции были в основном сосредоточены на бактериальной люминесценции (более 150 статей) и динофлагеллятах (более 80 статей). [5] В дополнение к бактериям и динофлагеллятам, он, со своими студентами и коллегами, также опубликовал статьи о биохимических и молекулярных механизмах производства света у грибов, книдарий , гребневиков , полихет , насекомых ( светлячков и двукрылых ), ракообразных -остракод , многоножек , оболочников и рыб с бактериальными световыми органами. Его лаборатория получила первые доказательства кворумного восприятия у бактерий, [6] ранние доказательства молекулярных механизмов регуляции циркадных часов у организмов (сначала с использованием люминесценции динофлагеллят, а затем расширенной на другие клеточные белки ), [2] [7] [8] и некоторые из начальных исследований переноса энергии в зеленых флуоресцентных белках (GFP) в люминесценции книдарий . [9] [10]

Ранний период жизни

Гастингс жил в Сифорде, штат Делавэр , в раннем детстве; в 1937 году он присоединился к хору в соборе Святого Иоанна Богослова и посещал школу-интернат при хоре, навещая свою семью во время каникул. Гастингс переехал в школу Lenox в Леноксе, штат Массачусетс , в 1941 году, чтобы завершить свое среднее образование, и интересовался литературой, физикой, математикой, хоккеем и баскетболом. [11]

Награды и почести

За свою карьеру Хастингс получил множество наград и почестей:

Карьера

Хастингс начал свою аспирантуру в Принстонском университете в 1948 году в лаборатории Э. Ньютона Харви , мирового лидера исследований люминесценции того времени, и сосредоточился на роли кислорода в люминесценции бактерий, светлячков, ракообразных-остракод и грибов. Он получил докторскую степень в 1951 году. [12] Затем он присоединился к лаборатории Уильяма Д. МакЭлроя , другого студента Харви, в Университете Джонса Хопкинса , где он открыл как стимулирующее действие кофермента А , так и контроль кислородом люминесценции светлячков, а также то, что флавин является субстратом в бактериальной люминесценции.

В 1953 году он присоединился к факультету на кафедре биологических наук в Северо-Западном университете . В 1954 году он начал долгое сотрудничество с Беатрис М. Суини , которая тогда работала в Институте океанографии Скриппса , в выяснении клеточных и биохимических механизмов люминесценции у одноклеточного динофлагеллята Lingulodinium polyedrum (ранее известного как Gonyaulax polyedra ). Побочным продуктом этого первоначального исследования стало их открытие циркадного контроля люминесценции.

В 1957 году Хастингс занял должность преподавателя в отделении биохимии химического факультета Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне , где он продолжил свое внимание к люминесценции динофлагеллят и бактерий, а также циркадным ритмам динофлагеллят. Хастингс присоединился к факультету Гарвардского университета в качестве профессора биологии в 1966 году. В этот период он продолжил и расширил свои исследования циркадных ритмов динофлагеллят и люминесценции бактерий, динофлагеллят и других организмов. Он был избран в Национальную академию наук в 2003 году [11] и получил премию Фаррелла в области медицины сна за свою работу по циркадным ритмам в 2006 году. [2] [13]

Более 50 лет он также был связан с Морской биологической лабораторией в Вудс-Хоул, Массачусетс. Он был директором курса физиологии там с 1962 по 1966 год и служил попечителем с 1966 по 1970 год.

Научные интересы

Источник: [11]

Люминесцентные бактерии : исследования Гастингса светящихся бактерий послужили катализатором для открытий биохимических механизмов, участвующих в их светопродукции, [14] открытия флавина как субстрата в его люциферазной реакции, [15] определения генной регуляции люцифераз и первых доказательств кворумного восприятия , [16] формы бактериальной коммуникации. При кворумном восприятии (первоначально названном аутоиндукцией) бактерии выделяют в среду вещество, аутоиндуктор. Как только концентрация этого вещества достигает критического уровня (мера количества бактерий на ограниченной территории), включается транскрипция других специфических генов, которые были репрессированы. После того, как было обнаружено, что секвенированный ген аутоиндуктора широко распространен у грамотрицательных бактерий, кворумное восприятие стало общепринятым в начале 1990-х годов. Теперь известно, что у многих патогенных бактерий наблюдается замедленное производство токсинов , которые служат для значительного увеличения их патогенности, это похоже на то, что происходит с белками люциферазы. Сокращая выход токсинов до тех пор, пока популяции бактерий не станут значительными, эти бактерии могут быстро генерировать огромное количество токсинов и тем самым подавлять защиту хозяина.

Люминесцентные динофлагелляты : в начале 1954 года в Северо-Западном университете в Гастингсе его студенты и коллеги изучали клеточные и молекулярные аспекты биолюминесценции у динофлагеллятов [особенно Lingulodinium polyedrum (ранее Gonyaulax polyedra )]. Они выяснили структуры люциферинов и люцифераз , [ 17] организацию и регуляцию связанных с ними генов, механизмы временного контроля, [18] и фактическую субклеточную идентичность и расположение светоизлучающих элементов, которые они назвали сцинтиллонами . [19] Они продемонстрировали, что реакция контролируется падением pH , когда потенциал действия приводит к входу протонов через активируемые напряжением мембранные каналы в сцинтиллонах. [20] С помощью иммунолокализационных исследований лаборатория Гастингса показала, что сцинтиллоны представляют собой небольшие периферические пузырьки (0,4 мкм), которые содержат как люциферазу, так и связывающий люциферин белок. [21] Совсем недавно лаборатория обнаружила, что ген люциферазы у Lingulodinium polyedrum и других близкородственных видов содержит три гомологичные и смежные повторяющиеся последовательности в своего рода «трехкольцевом цирке с одинаковым действием во всех трех». [22] Однако другой люминесцентный, но гетеротрофный динофлагеллят, Noctiluca scintillans , имеет всего один белок, который, по-видимому, обладает как каталитическими, так и субстратсвязывающими свойствами в одном, а не в отдельных белках.

Циркадные ритмы динофлагеллят : используя Lingulodinium polyedrum в качестве модели, Хастингс возглавил наше понимание молекулярных механизмов, участвующих в контроле циркадных ритмов, [23] которые у людей связаны со сном, сменой часовых поясов и другими повседневными действиями. Его лаборатория показала, что ритм биолюминесценции включает ежедневный синтез и разрушение белков. [24] Поскольку мРНК , которые кодируют эти белки, остаются неизменными от дня к ночи, синтез этих белков контролируется на трансляционном уровне. [25] Эта работа теперь была расширена на другие белки в клетке. С другой стороны, короткие импульсы ингибиторов синтеза этих белков приводят к фазовым сдвигам циркадного ритма, либо к задержкам, либо к опережению, в зависимости от того, когда подается импульс. [26] На еще одном уровне ингибиторы фосфорилирования белков также влияют на период ритма. [27]

Другие люминесцентные системы : В начале своей карьеры Хастингс разработал методы количественной оценки уровня кислорода, необходимого для люминесцентной реакции для нескольких различных видов, включая бактерии, грибы, светлячков и ракообразных-остракод. [28] Эта работа показала, что кислородный контроль является механизмом для мерцания светлячков. [29] В другой работе, когда он работал в лаборатории МакЭлроя, он исследовал базовый биохимический механизм люциферазы светлячков и продемонстрировал, что кофермент А стимулирует испускание света. [30] Его лаборатория впервые продемонстрировала, что зеленая биолюминесценция кишечнополостных in vivo возникает из-за передачи энергии от люминесцентной молекулы ( экворина ), которая сама по себе испускает синий свет, к вторичному зеленому излучателю, который они назвали зеленым флуоресцентным белком (GFP). [9] После того, как GFP был охарактеризован и клонирован, он стал важнейшей молекулой, используемой в качестве репортера и инструмента маркировки для изучения активации генов и закономерностей развития. [10] Осаму Шимомура , Мартин Чалфи и Роджер Циен получили Нобелевскую премию по химии в 2008 году за свою работу над этой замечательной молекулой.

Смерть

Гастингс умер от фиброза легких 6 августа 2014 года в Лексингтоне, штат Массачусетс . [1]

Публикации

Избранные публикации:

Ссылки

  1. ^ ab Slotnik, Daniel E. (9 августа 2014 г.). "JW Hastings, 87, a Pioneer in Bioluminescence Research, Dies". New York Times . Получено 3 августа 2016 г. .
  2. ^ abc "Лауреат премии Фаррелла 2006 года Дж. Вудленд Гастингс | Отделение медицины сна в Гарварде". Sleep.med.harvard.edu . Получено 17 июня 2011 г.
  3. ^ "Профиль факультета: Дж. Вудленд Гастингс, доктор философии | Отделение медицины сна в Гарвардской медицинской школе". Sleep.med.harvard.edu . Получено 17 июня 2011 г.
  4. ↑ Домашняя страница Hastings Lab Архивировано 26 ноября 2009 г. на Wayback Machine
  5. ^ abc "Hastings Lab: J. Woodland Hastings". Mcb.harvard.edu. Архивировано из оригинала 17 июля 2011 г. Получено 17 июня 2011 г.
  6. ^ Гастингс, Дж. В. и Гринберг, Э. П. (1999)
  7. ^ Суини, Б.М. и Гастингс, Дж.У. (1957)
  8. ^ Гастингс, JW (2007)
  9. ^ ab Морин, Дж. Г. и Гастингс, Дж. В. (1971)
  10. ^ ab Гастингс, Дж. В. и Морин, Дж. Г. (2006)
  11. ^ abc Davis, Tinsley H. (16 января 2007 г.). «Профиль Дж. Вудленда Гастингса». Труды Национальной академии наук . 104 (3): 693–695. Bibcode : 2007PNAS..104..693D. doi : 10.1073/pnas.0610519104 . PMC 1783375. PMID  17215362 . 
  12. ^ Гастингс, Джон В. (1951). Концентрация кислорода и интенсивность биолюминесценции (Ph.D.). Принстонский университет . OCLC  80712719. ProQuest  302031068.
  13. ^ Кафедра MCB, Гарвардский университет: Новости и события - Новости MCB Архивировано 30 октября 2006 г. на Wayback Machine
  14. ^ Нилсон, К., Платт, Т. и Гастингс, Дж. В. (1970)
  15. ^ Гастингс, Дж. У. и Гибсон, К. Х. (1963)
  16. ^ Нилсон, К., Платт, Т. и Гастингс, Дж. В. (1970), Гастингс, Дж. В. и Гринберг, Э. П. (1999)
  17. ^ Гастингс, Дж. У. и Суини, Б. М. (1957), Суини, Б. М. и Хастингс, Дж. У. (1957)
  18. ^ Фогель, М. и Гастингс, Дж. У. (1972), Макмарри, Л. и Гастингс, Дж. У. (1972)
  19. ^ DeSa, RJ, Hastings, JW и Vatter, AE (1963), Nicolas, MT., Nicolas, G., Johnson, CH, Bassot, JM. и Hastings, JW (1987)
  20. ^ Кригер, Н. и Гастингс, Дж. В. (1968)
  21. ^ Николас, MT., Николас, Г., Джонсон, CH, Бассо, JM. и Гастингс, JW (1987)
  22. ^ Лю, Л., Уилсон, Т. и Гастингс, Дж. В. (2004)
  23. ^ Боде, В.К., ДеСа, Р.Дж. и Гастингс, Дж.У. (1963), Макмарри, Л. и Гастингс, Дж.У. (1972)
  24. ^ Данлэп, Дж. и Гастингс, Дж. В. (1981)
  25. ^ Морзе, Д., Милош, П. М., Ру, Э. и Гастингс, Дж. В. (1989), Гастингс, Дж. В. (2007)
  26. ^ Тейлор, У. Р., Данлэп, Дж. К., Гастингс, Дж. У. (1982)
  27. ^ Комолли, Дж. и Гастингс Дж. В. (1999)
  28. ^ Гастингс, Дж. У. (1952a, 1952b)
  29. ^ Гастингс, Дж. У., МакЭлрой, У. Д. и Куломбр, Дж. (1953)
  30. ^ МакЭлрой, У. Д., Гастингс, Дж. У., Зонненфельд, В. и Куломбр, Дж. (1953)