Robert Joseph Payton Williams MBE FRS ( 25. februar 1926 – 21. marts 2015 ) [1] var en engelsk kemiker, æresstipendiat ved Wadham College, Oxford, og emeritusprofessor ved University of Oxford [2] .
| Robert Joseph Payton Williams | |
|---|---|
| Robert Joseph Paton Williams | |
| Navn ved fødslen | engelsk Robert Joseph Paton Williams |
| Fødselsdato | 25. februar 1926 |
| Fødselssted | Wallasey, Cheshire, Storbritannien |
| Dødsdato | 21. marts 2015 (89 år) |
| Et dødssted | John Radcliffe Hospital Oxford |
| Borgerskab | britisk |
| Beskæftigelse | videnskabsmand, kemiker |
| Far | Ernest Ivor Williams |
| Mor | Alice Williams |
| Ægtefælle | Jelly Beukley |
| Børn |
Tim Williams John Williams |
| Priser og præmier |
Medlem af Order of the British Empire. (MBE) |
Robert Joseph Payton Williams blev født i Wallasey, Cheshire , søn af en tolder. Bob var den anden af fire børn. Fra 1931 til 1937 gik Bob på St. George's School i Wallasey. Så betalte forældrene for undervisning på gymnasiet. Det var da, han begyndte at vise en stor interesse for kemi. Mod slutningen af skolegangen blev Bob opfordret til at søge ind på Cambridge og Oxford. Ude af stand til at vinde en plads i Cambridge, tog han til Oxford. Bob Williams gik ind på Merton College i oktober 1944 [3] . Robert ønskede at studere de kemiske elementer i biologiske systemer, men vidste ikke, hvor han skulle starte i den indledende fase af træningen. I slutningen af det første semester var Bob i tvivl om sit valg og overvejede endda at flytte til University of Liverpool. Men til sidst besluttede jeg ikke at tage afsted.
Hans tredje års instruktør var en analytisk kemiker, Dr. Harry M. N. Irving. Forskningsemnet i laboratoriet var organiske reagenser, der kunne adskille metalioner fra opløsning i form af farvede komplekser. Dette emne tiltrak Bob. Inden for seks måneder efter arbejdets påbegyndelse, ved påske 1948, etablerede han rækkefølgen af selektivitet for bindingen af det organiske reagens dithizon til metalioner, således:
Mg 2+ < Mn 2+ < Fe 2+ < Co 2+ < Ni 2+ < Zn 2+ < Cu 2+Denne stabilitetsorden blev almindeligvis kendt som Irving-Williams-serien. Denne undersøgelse blev offentliggjort af Irving og Williams i tidsskriftet Nature i 1948. Dette var det første højprofilerede arbejde i det videnskabelige samfund, som han annoncerede selv i den videnskabelige verden. I løbet af de næste to års arbejde med Irving var Robert i stand til at bekræfte fællestrækket i deres serier. [4] [1] Studier af hans ph.d.-arbejde blev inkluderet i et stort papir udgivet i 1953.
Under sine studier besøgte William professor Arne Tiselius, en kendt biokemiker og nobelprismodtager, laboratoriet på Uppsala Universitet. Der mødte han også professor Stig Claeson. Begge havde travlt med at udvikle kromatografiske metoder til adskillelse af proteiner. Bob var imponeret over laboratorieudstyret sammenlignet med Oxford. Efter at have modtaget sin doktorgrad begyndte William at arbejde i disse laboratorier i 1950. Der lærte han meget om proteinrensning. Meget hurtigt udviklede han en ny metode til at adskille molekyler ved hjælp af kromatografi, nu kaldet gradient elueringsanalyse. [1] Bob udgav sine ideer i Sverige i form af en anmeldelse med titlen "Metal Ions in Biological Systems" i tidsskriftet Biological Reviews i 1953. Dette tiltrak sig opmærksomhed fra mange biologer, som senere blev hans samarbejdspartnere. [5]
I 1955 kom Bob Williams ind på Wadham College som kemilærer. Her fortsatte han og hans team forskning i stabiliteten af metalionkomplekser. Williams beskriver detaljeret stabiliteten af komplekser dannet af organiske ligander og ioner af den første række af overgangselementer (fra Mn til Zn). Hans arbejde bekræftede, at sekvensen er uafhængig af ligandens kemiske natur (men vigtigheden af ligandustabilitet blev vist). Papiret diskuterede også de elektroniske faktorer, der styrer stabiliteten af metalionerne, der ligger til grund for denne sekvens, i form af Paulings teori om ioniske og kovalente bindinger ved brug af hybridisering af d, p og s orbitaler. Det blev konkluderet, at interaktionen skal omfatte en stigning i kovalens langs serien. Fra 1956 til midten af 1960'erne forskede Bob Williams ved Uorganisk Chemistry Laboratory med grupper af studerende såvel som forskningsassistenter. Yderligere forskning har fokuseret på de kemiske egenskaber af komplekse overgangsmetalioner, som så vides at spille en rolle i indfangningen af biologisk energi gennem elektrontransport. Elektronoverførslen afhænger af ændringen i metalionens oxidationstilstand. Nøgleegenskaben her er den relative stabilitet af oxidationstilstanden i et givet miljø, karakteriseret ved redoxpotentialer. Bob analyserede redoxpotentialerne af Fe(III) og Fe(II) [6] , og Cu(II) og Cu(I) [7] , to metaller af biologisk betydning. Han og hans elever viste, hvordan kovalens, størrelse og ladning af metalioner påvirker redoxpotentialer.
Parallelt med sin forskning ved Laboratory of Inorganic Chemistry i kemien af overgangsmetalioner, begyndte Bob Williams at studere deres rolle i biologi ved at samarbejde med biologer. Samtidig havde han hverken erfaring med forsøg med proteiner eller adgang til egnede laboratorier til at arbejde med dem. Efter at have udgivet sin originale anmeldelse fra 1953 begyndte William at samarbejde med Bert Valli, en Harvard-læge, der analyserede zinkniveauer i forskellige biologiske celler ved hjælp af dithizon-kolorimetriske reagens, som Bob selv havde studeret med Irving. Valli bemærkede, at de røde blodlegemer indeholdt en relativt høj koncentration af jern på grund af hæmoglobin, men en meget lav koncentration af zink, og at de hvide blodlegemer havde lidt jern, men en stor mængde zink. Han spekulerede på, om observationen havde en bredere betydning, eftersom zink på det tidspunkt ikke var kendt for at have biologisk betydning. I omkring 15 år arbejdede Valli og Williams sammen. De blev pionerer inden for et nyt fagområde. De udviklede metoder til at studere metalbinding ved hjælp af spektroskopiske metoder og bindingsaffinitet ved at erstatte ikke-jernholdige metalioner såsom kobolt med farveløst zink (isomorf substitutionsmetode). I 1968 fremlagde Valli og Williams det generelle koncept for metalloproteinreaktivitet, idet de foreslog, at et protein forårsager et usædvanligt koordinationstal og geometri i metalioner til at forårsage øget kemisk reaktivitet for katalytisk funktion eller hurtig elektronoverførsel. [otte]
Bob Williams deltog i videnskabelige konferencer om respiration og lyttede til diskussioner om dannelsen af ATP, det universelle biobrændstof, der genereres i kloroplaster af fotoner og i mitokondrier ved at reducere oxygen til vand samtidig med oxidationen af sukkerarter. Den sidste proces, glykolyse, er kendt for at involvere phosphorylerede forbindelser, hvilket resulterer i dannelsen af ATP. Man mente, at ATP-prækursorer blev aktiveret af phosphorylerede organiske forbindelser. Mens han studerede litteraturen, bemærkede Bob, at genereringen af et mellemprodukt, sammen med elektronoverførsel, var fælles for alle organellereaktioner. Han foreslog, at det mellemliggende led skal være en proton, og at dannelsen af ATP ved hvert trin indebar migrering af protoner tilbage til den negative ladning på organiske molekyler. I 1959 gav Bob den første beskrivelse af denne helt nye idé. Williams beskrev den måde, hvorpå elektronstrømmen, stimuleret af lys eller kemiske transformationer, omdannes til en protongradient, som derefter bruges til at danne ATP. [9] Næsten øjeblikkeligt modtog Williams et brev fra Dr. Peter Mitchell, der bad ham forklare sin hypotese. Williams opdagede derefter, at Mitchell havde inkluderet nogle af sine forklaringer i sine skrifter uden henvisning til deres korrespondance. I 1978 blev Mitchell tildelt Nobelprisen i kemi for sin teori om kemiosmose, offentliggjort i 1961, defineret som ATP-syntese via en proteingradient over en membran, hvilket resulterer i kondensering af fosfat til dannelse af ATP. Disse begivenheder førte til en usædvanlig lang diskussion i litteraturen, forværret af Nobelprisen, om prioriteringen af ideen om ATP-syntese via proton elektrokemisk binding.
Dette år var et vendepunkt i Williams' videnskabelige liv. Tidligere samarbejder med Valli og andre biologer gav ham tillid til, at han kunne få succes inden for biologi. Men det er nødvendigt at arbejde med proteiner direkte. I 1965-66 tilbragte Bob det akademiske år på Harvard Medical School. Bob forelæste i et biokemikursus for færdiguddannede medicinstuderende. Han læste også meget på biblioteket og begyndte at forske med professor Gene Kennedy. [10] Bob afviste et stipendium i kemi og bad om et stipendium i biokemi. Wadhams ledelse gik modvilligt med, men kun på betingelse af, at de skærer i lønningerne. Siden 1966 er Bob Williams blevet biokemiker inden for undervisning og forskning. Han implementerede aktivt sine ideer i Oxford Enzyme Group, som officielt blev etableret i oktober 1969. Bob Williams anvendte NMR-teknologi til at studere strukturen og dynamikken af metalloproteiner. I 1972 blev han valgt til et Royal Society-stipendium, og i 1974 blev han udnævnt til professor ved Royal Napier Society, hvilket fritog ham for alle undervisningsopgaver og gav ham den nødvendige tid til forskning. Sammen med sit team udviklede han metoder til at binde NMR-toppe til specifikke rester ved at bruge paramagnetismen af endogene metalcofaktorer, herunder hæm i cytochrom, såvel som lanthanidioner som eksogene skift- og ekspansionsreagenser. Signaler fra aromatiske rester gjorde det muligt at måle graden af rotationsmobilitet både på overfladen af proteinet og indeni, hvilket gav det første bevis for den relative bevægelse af protein α-helixer. Ved at bruge lysozym som en model med pulserede NMR-teknikker til at måle langsomme metaboliske hastigheder, lokale gruppebevægelser og små segmenter demonstrerede han anvendelsen af disse teknikker til hurtig substratgenkendelse og binding. Orden-forstyrrelse-overgange som reaktion på bindingen af calcium- og zinkioner i calmodulin, osteocalcin og metallothionein er også blevet undersøgt. [11] [12]
Et yderligere område af interesse for Williams siden 1970 har været biologiske mineraler. Han begyndte at studere den biologiske mineralisering af blandt andet calciumcarbonat, silica og jernoxider. Indledende forsøg viste, at det var ret nemt at dyrke krystaller som sølvsalte inde i små rum, inklusive liposomer. Bobs gruppe undersøgte Acantharia, organismer, der producerer exoskeletter fra spicules af strontiumsulfat og grønne alger, desmider, der bruger bariumsulfat. Eksoskelettet af Acantharia består af 20 rygsøjler, som hver er en enkelt krystal af strontiumsulfat, som stråler fra et punkt mod kuglens overflade. Silicium, et af de mest udbredte grundstoffer på Jorden, var kendt for at have ringe brug af dyr eller bredbladede planter, men af urter. Bob konkluderede, at planter bruger silica som byggemateriale [13] til at hærde deres strukturer, fordi plantens sure saft har en surhedsgrad på omkring 5 sammenlignet med den for animalske cirkulerende væsker, som er omkring 7,5. Ved lav pH i juice er calciumcarbonater (skal) og fosfater (knogler) for opløselige til at udfældes, mens opløseligheden af silica er uafhængig af pH i dette område. Bob gik på pension i 1991, trak sig som professor ved Royal Napier Society og stoppede forskningen i laboratoriet.
Under det meste af sit videnskabelige arbejde underviste Williams bachelorstuderende i uorganisk kemi på Wadham. [14] Indsigten fra forskningen gjorde det muligt for ham at begynde at systematisere emnet over tid. Sammen med kollegaen Courtney Phillips påtog Bob sig at skrive en solid lærebog. Bogen blev til over flere år og var baseret på et år med forelæsninger for Oxford-studerende. Hans forelæsningsforløb holdt et meget højt fremmøde, og begge undervisere, der deltog i hvert foredrag, blev ofte belønnet med klapsalver. To bind blev udgivet i 1965 og 1966 af Oxford University Press. Disse bøger er blevet bredt anerkendt af både elever og lærere.
Williams blev nomineret til en af de højeste priser - Order of the British Empire i 2010 for tjenester til samfundet i North Oxford [1] . Han blev valgt til Fellow of the Royal Society i 1972. Valgt som udenlandsk medlem af det svenske, portugisiske, tjekkoslovakiske og belgiske videnskabsakademi. To gange blev han tildelt Medal of the Biochemical Society, Royal Society (to gange), Royal Society of Chemistry (tre gange), European Biochemical Society (to gange). [femten]
Under sit ophold i Uppsala i 1950 mødte Bob Jelly Beukley, en sprogstuderende. De giftede sig i juli 1952. Snart bosatte Jelly sig i Oxford med Robert. Ved afslutningen af sine studier fødte Jelly sin første søn, Tim. To år senere fik Bob en anden søn, John. Senere giftede Tim sig med Nick, en familielæge. De fik tre børn: Nuala, Kirsten og Jack. Bob nød virkelig at tilbringe tid med sine sønner og især sine børnebørn. På forskellige helligdage kom han med forskellige aktive underholdninger til sine børnebørn og lavede også gaver med egne hænder, som stadig opbevares af hans familie.
Robert Williams var en energisk og åbenhjertig person. Han forsvarede altid klart sine ideer, på trods af modstanderens regalier. Og han gjorde det selv fra en meget ung alder. Han kunne ikke lide at arbejde i laboratoriet og foretrak at tænke på egen hånd eller sammen med videnskabsmænd uden for sin disciplin. Han havde konstant brug for at indsamle viden fra forskellige områder af kemi og biologisk videnskab for at finde sammenhænge mellem forskellige fakta. Men dette var netop hans store styrke - i assimilering af et bredt vidensfelt og sammenligning af uforlignelige fakta.