Merrifield, Robert Bruce

Robert Bruce Merrifield
engelsk  Robert Bruce Merrifield
Fødselsdato 15. juli 1921( 15-07-1921 )
Fødselssted Fort Worth , Texas , USA
Dødsdato 14. maj 2006 (84 år)( 2006-05-14 )
Et dødssted Creskill , New Jersey , USA
Land  USA
Videnskabelig sfære biokemi
Arbejdsplads
Alma Mater
Præmier og præmier Nobel pris Nobelprisen i kemi (1984)
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Robert Bruce Merrifield ( eng.  Robert Bruce Merrifield ; 15. juli 1921 , Fort Worth , Texas  - 14. maj 2006 , Creskill , New Jersey ) er en amerikansk biokemiker, vinder af Nobelprisen i kemi i 1984 for sin foreslåede metodologi for kemisk syntese på faste matricer [1] .

Barndom og ungdom

Bruce blev født 15. juli 1921 i Fort Worth , Texas. Var det eneste barn i familien. Far - George Evan Merrifield (George E. Merrifield), var indretningsarkitekt og solgte tilbehør, mor - Lauren Lucas Merrifield (Lorene née Lucas).

I 1923, da Bruce var to år gammel, flyttede hans familie til det sydlige Californien. Det var den store depressions tid , og Merrifields måtte flytte fra sted til sted for at finde arbejde til deres far. På grund af dette skiftede Bruce ofte skole.

Hans yndlingsfag var fysik , kemi og astronomi . Bruce nød især at lave kemiske eksperimenter. Efter at have afsluttet Californiens grundskole (9 klasser), studerede Merrifield i gymnasiet på Montebello School (Montebello High School) i 1937-1939. Efter to år på Pasadena Junior College flyttede han til University of California i Los Angeles (UCLA). Efter at have modtaget sin bachelorgrad der i 1943 arbejdede Bruce i omkring et år ved Philip R. Park Research Foundation, hvor han hjalp med dyrefodringsforsøg med syntetiske aminosyrer. Et af disse eksperimenter var Geiger-eksperimentet, som for første gang viste behovet for samtidig tilstedeværelse af essentielle aminosyrer i foder til normal udvikling af dyr.

Tidlig karriere

Et år senere gik Bruce ind på forskerskolen ved University of California og begyndte i 1944 afhandlingsforskning under vejledning af biokemiprofessor Max Dunn (MS Dunn). Sidstnævnte studerede aminosyrer og foreslog, at Merrifield tog dette emne op. Bruce begyndte at arbejde med biopolymerer, der påvirker væksten af ​​bakterier af slægten Lactobacilli , som blev brugt til kvantitativ analyse af aminosyrer. Dunn og Merrifield var pionerer på dette område. Bruce identificerede prolin og undersøgte også pyrimidinbaserne fundet i gær. For udviklingen (med sin vejleder Dunn) af en biokemisk metode til kvantitativ analyse af pyrimidiner modtog han sin doktorgrad (Ph.D.) i 1949.

Umiddelbart efter eksamen, 19. juni 1949, giftede han sig med Elizabeth Furlong (Elizabeth Furlong) og tog dagen efter af sted til New York.

Der, under ledelse af Dr. Woolley (DW Woolley), begyndte Bruce at arbejde som assisterende biokemiker ved Rockefeller Institute for Medical Research (senere Rockefeller University ). Han forskede i en ny bakteriel vækstfaktor, strepogenin, som hans vejleder havde opdaget. På dette tidspunkt havde Sanger bestemt den primære struktur af insulin, og Merrifield var på grund af strepogenins høje aktivitet i stand til at studere to peptider fra insulinets B-kæde, et pentapeptid og et heptapeptid indeholdende serin [2] .

Fremgangsmåde til fastfasesyntese af peptider

Ved midten af ​​det 20. århundrede var den mest almindelige metode til syntese af peptider metoden af ​​Emil Fischer , som var den første til at begynde at arbejde på dette område. I denne metode tilføjes aminosyrer sekventielt til den resulterende peptidkæde. Cyklerne bestående af trinene gruppebeskyttelse, aktivering, tilføjelse til peptidkæden og fjernelse af beskyttelsesgruppen gentages, indtil peptidkæden med den ønskede sammensætning er opnået. Under syntesen blev der dannet et stort antal biprodukter, som skulle fjernes på hvert trin. Som regel var udbyttet af målpeptidet syntetiseret ved denne metode meget lavt, og selve produktet var stærkt forurenet.

Nogle forbedringer i denne proces blev udviklet i 1930'erne. En sådan forbedring var brugen af ​​den alsidige benzyloxycarbonylgruppe, som gjorde det muligt for Vincent Du Vignots gruppe at syntetisere oxytocin og vasopressin .

Efter at have syntetiseret peptider i flere år ved hjælp af metoder kendt på det tidspunkt, begyndte Bruce at tænke på at skabe en alternativ, bredere version af syntesen. I sin laboratoriejournal i maj 1959 skrev han:

Der er behov for en hurtig, kvantitativ og automatiseret metode til syntese af langkædede peptider. En mulig tilgang kunne være at bruge søjlekromatografi, hvor aktiverede aminosyrer sættes til et peptid, der er knyttet til en polymer bærer, hvorefter beskyttelsesgrupperne fjernes, og derefter gentages cyklussen, indtil det ønskede peptid er opbygget. I det sidste trin skal peptidet fjernes fra bæreren.

Efter en række eksperimenter besluttede Bruce at bruge en polymer af styren og divinylbenzen som bærer. Denne bærervariant var attraktiv både på grund af dens høje opløselighed i organiske opløsningsmidler og dens lave grad af tværbinding. En tilføjelse til fordelene ved denne bærer er, at den let kan modificeres, så den første aminosyre kan bindes til polymeren som en benzylester.

Blandt de få beskyttelsesgrupper, der var tilgængelige i 1960, var benzyloxycarbonylgruppen ikke helt egnet til en ny variant af peptidsyntese, da det krævede et stærkt surt miljø at løsne sig fra produktet, og så besluttede Bruce at bruge dicyclohexylcarbodiimid (DCCI) i sine eksperimenter , som var blevet brugt kort forinden .

I 1963 offentliggjorde Merrifield en klassisk artikel i Journal of the American Chemical Society , hvori han beskriver en metode, han kaldte "solid phase peptide syntese" [3] . Denne artikel er blevet en af ​​de mest citerede publikationer i tidsskriftet.

Et vigtigt skridt fremad var designet af en facilitet, der er i stand til at automatisere syntesen af ​​peptider. Det første arbejdsapparat blev lavet af Bruce og hans assistent John Stewart med bistand fra N. Gernberg i 1965.

En publikation af Merrifield, der beskriver fremstillingen af ​​et tetrapeptid i en ny plante, præsenterede fastfase peptidsyntese (SPPS) som en alternativ peptidsyntese [4] . Selvom der var nogle skeptiske videnskabsmænd, tiltrak papiret enorm opmærksomhed fra kemikere rundt om i verden. Kort efter artiklen om tetrapeptidet fulgte en række publikationer afsat til en detaljeret beskrivelse af den nye metode [5] . Bruces gruppe producerede også adskillige peptidhormoner ved hjælp af det udstyr, de udviklede, herunder bradykinin , oxytocin , angiotensin og proteinet insulin [6] . Med udbredelsen af ​​metoden til fastfasesyntese af peptider begyndte kommercielle modeller af automatiserede synthesizere at dukke op på markedet, hvoraf mange var af dårlig kvalitet og stærkt miskrediterede SPPS.

Modstandere af den nye metode til peptidsyntese hævdede, at peptidprodukterne opnået ved hjælp af en automatiseret synthesizer ikke var rene. Problemet med produkternes renhed stod over for Merrifield gennem hele hans arbejde med syntese af peptider. Dens løsning blev mulig takket være udviklingen af ​​en metode til højtydende væskekromatografi .

Syntese af ribonuklease

I 1969 syntetiserede Merrifield sammen med Bernd Gutte enzymet ribonuclease [7] . For at udføre denne syntese krævede Merrifield og Gutta 369 kemiske reaktioner og 11.931 separate trin, hvilket krævede flere ugers kontinuerlig drift af en automatiseret synthesizer. Dette arbejde gav eksperimentelt bevis for Anfinsens hypotese , som foreslog, at den primære struktur af et protein bestemmer dets tertiære struktur.

Syntese af cecropin og dets analoger

I 1982 syntetiserede Bruce Merrifield og kolleger først peptidet cecropin , som har en antibakteriel effekt. Undersøgelser af dette stof blev efterfølgende til et separat område med en systematisk klassificering af denne klasse af forbindelser [8] . Nogle medlemmer af denne klasse er med succes blevet syntetiseret og analyseret for antibakteriel aktivitet i laboratoriet, hvor Bruce arbejdede [9] . Under eksperimenterne fandt forskerne ud af, at D-cecropinerne A opnået af dem er i stand til at skabe den samme elektriske ledningsevne som deres enantiomerer i bilipidlaget og også har lignende antimikrobiel aktivitet [10] [11] [12]

Derudover blev det fundet, at cecropiner i ikke-polære medier har en høj grad af helicitet. Baseret på deres resultater konkluderede Bruce Merrifield og hans laboratorium, at disse peptider virker gennem dannelsen af ​​ionkanaler i cellemembraner og ikke interagerer med chirale centre som enzymer og receptorer.

Merrifields metode stimulerede store fremskridt inden for biokemi , farmakologi og medicin , hvilket gjorde det muligt systematisk at studere afhængigheden af ​​aktiviteten af ​​enzymer, hormoner og antistoffer på deres struktur. Udviklingen og forbedringen af ​​metoden var hovedtemaet for forskningen i hans laboratorium, som han ledede indtil de sidste dage af sit liv.

Priser og æresbevisninger

For sit arbejde blev Merrifield valgt til US National Academy of Sciences i 1972 [13] .

Han har modtaget en række priser for sit arbejde med den syntetiske kemi af peptider, herunder:

Personligt liv

Bruce var gift med Elizabeth Furlong (1949), som han mødte på University of Los Angeles. Efter sin eksamen i biologi arbejdede hun sammen med sin mand på Rockefeller University i over 20 år. I 1993 udgav han sin selvbiografi, Living in the Golden Age of Peptide Chemistry. Efter lang tids sygdom døde R. Bruce Merrifield den 14. maj 2006 i en alder af 84 i sit hjem i Cresskill, New Jersey. Han efterlod sig en kone, 6 børn (Nancy, Jim, Betsy, Cathy, Laurie og Sally) og 16 børnebørn.

Litteratur

Noter

  1. ↑ Kenneth Chang . R. Bruce Merrifield, der vandt Nobelprisen i kemi, dør som 84-årig , The New York Times  (6. maj 2006). Arkiveret fra originalen den 25. marts 2014. Hentet 12. april 2008  .
  2. ↑ R.B. Merrifield, D.W. Woolley. Isolering og bestemmelse af strukturen af ​​et 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. Fastfase peptidsyntese. I. Syntesen af ​​et tetrapeptid  //  Journal of the American Chemical Society : journal. - 1963. - Bd. 85 . - S. 2149 . doi : 10.1021 / ja00897a025 .
  4. ↑ R. B. Merrifield. Automatiseret syntese af peptider  (engelsk)  // Videnskab. - 1965. - S. 178-185 . - doi : 10.1126/science.150.3693.178 .
  5. ↑ Robert B. Merrifield, John Morrow. Stewart, Nils. Jernberg. Instrument til automatiseret syntese af peptider  (neopr.)  // Analytisk kemi. - 1966. - S. 1905-1914 . - doi : 10.1021/ac50155a057 .
  6. ↑ B. Marglin, R. B. Merrifield. Syntesen af ​​bovint insulin ved fastfasemetoden  //  Journal of the American Chemical Society : journal. - 1966. - S. 5051-5052 . doi : 10.1021 / ja00973a068 .
  7. ↑ R.B. Merrifield, B. Gutte. The Synthesis of Ribonuclease A  (engelsk)  // The Journal of Biological Chemistry  : tidsskrift. - 1971. - Bd. 246 . - P. 1922-1941 .
  8. ↑ Håkan Steiner, David Andreu, R.B. Merrifield. Binding og virkning af cecropin og cecropin analoger: Antibakterielle peptider fra insekter  (engelsk)  // Biochimica et Biophysica Acta : journal. - 1988. - Bd. 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 primære strukturer af lysozym, cecropiner og attaciner fra Hyalophora cecropia  (engelsk)  // Developmental & Comparative Immunology: journal. - 1985. - Bd. 9 , nr. 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. Antibakterielle og antimalaria egenskaber af peptider, der er cecropin-melittin hybrider  //  FEBS Letters : journal. - 1989. - Bd. 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. Forkortede cecropin A-melittin hybrider Betydelig størrelsesreduktion bevarer potent antibiotisk aktivitet  //  FEBS Letters : journal. - 1992. - Bd. 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 af Cecropin A-spiraler i phospholipid-dobbeltlag bestemt ved faststof-NMR-spektroskopi  // Biophysical  Journal : journal. - 1999. - Bd. 77 , nr. 6 . - S. 3152-3155 . - doi : 10.1016/S0006-3495(99)77145-6 .
  13. ↑ Bruce Merrifield Arkiveret 5. marts 2016 på Wayback Machine  

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Tematiske steder
Ordbøger og encyklopædier
Slægtsforskning og nekropolis