William Thomas Astbury: průkopník rentgenové difrakce a struktury DNA
William Thomas Astbury — průkopník rentgenové difrakce, který odhalil struktury keratinu a položil první vědecké základy pro odhalení struktury DNA.
William Thomas Astbury FRS (Bill Astbury, 25. února 1898, Longton - 4. června 1961, Leeds) byl anglický fyzik a molekulární biolog.
Astbury provedl první rentgenové difrakční studie biologických molekul. Jeho práce na keratinu pomohla Linusi Paulingovi objevit alfa šroubovici. V roce 1937 také studoval strukturu DNA a učinil první krok k určení její struktury.
Život a odborná působnost
Astbury působil především na univerzitě v Leedsu, kde založil a rozvíjel výzkum zaměřený na fyzikální metody v biologii. Byl jedním z prvních vědců, kteří systematicky aplikovali rentgenovou difrakci na vláknité biologické materiály, jako jsou proteiny a nukleové kyseliny. Jako člen Královské společnosti (FRS) byl uznáván za průkopnickou roli v rozvoji struktury biomolekul.
Metody: rentgenová difrakce vláken
Astbury používal metodu zvanou fiber (vláknová) difrakce, při níž se analyzují rentgenové obrazce získané z orientovaných vláken látky. Tato technika je zvláště užitečná pro dlouhé, pravidelně uspořádané struktury (např. vlákna keratinu nebo DNA), kde vznikající difrakční obrazec nese informaci o periodicitě a symetrii molekuly. Astbury uměl tuto metodu pečlivě aplikovat i na obtížně zpracovatelné biologické vzorky a z jeho měření vyvodil kvalifikované závěry o vnitřním uspořádání.
Práce na keratinu a vliv na objevení alfa šroubovice
Studie keratinu patří k významným výsledkům Astburyho kariéry. Jeho rentgenové snímky ukázaly pravidelné horizontální vzdálenosti v rámci proteinového vlákna, což poskytlo důkaz o periodickém uspořádání peptidového řetězce. Tyto informace pomohly jiným výzkumníkům, včetně Linuse Paulinga, k formulaci přesných modelů sekundární struktury proteinů, především alfa šroubovice.
Průkopnické snímky DNA
V roce 1937 Astbury pořídil jedny z prvních rentgenových difrakčních snímků DNA a analyzoval je ve snaze určit vnitřní stavbu této molekuly. Jeho výsledky ukázaly, že DNA není amorfní hmota, ale má pravidelnou opakující se strukturu. Astbury zřejmě rozpoznal znaky, které naznačovaly vrstvené a částečně šroubovité uspořádání. I když jeho modely DNA nebyly konečné a později je rozvinuli a upravili další badatelé (např. Franklin, Watson a Crick), jeho měření a interpretace představovaly důležitý první krok, který nasměroval pozornost k tomu, že struktura nukleových kyselin může mít klíčový biologický význam.
Odkaz a význam
Astbury se zasloužil o vznik interdisciplinárního pole, které dnes označujeme za strukturální biologii. Jeho důraz na kvantitativní fyzikální metody v biologii připravil půdu pro pozdější průlomy v pochopení proteinů a nukleových kyselin. Přestože jej často zastínili pozdější nositelé Nobelových cen, odborná komunita oceňuje Astburyho jako jednoho z těch, kteří položili základy moderního studia biomolekulárních struktur.
Krátce řečeno: William Thomas Astbury byl průkopníkem rentgenové difrakce biologických vláken, jeho práce na keratinu pomohla formulovat koncept alfa šroubovice a jeho rané snímky DNA poskytly první důkazy o pravidelné, částečně šroubovité stavbě nukleových kyselin.
Cesta k DNA
V roce 1937 mu Torbjörn Caspersson ze Švédska poslal dobře připravené vzorky DNA z telecího brzlíku. Skutečnost, že DNA vytvářela difrakční vzor, ukazovala, že má pravidelnou strukturu. Astbury uvedl, že struktura DNA se opakuje každých 2,7 nanometru a že báze leží rovně, naskládané na sobě, ve vzdálenosti 0,34 nanometru. Na sympoziu v roce 1938 v Cold Spring Harbor Astbury poukázal na to, že rozestupy 0,34 nanometru jsou stejné jako rozestupy aminokyselin v polypeptidových řetězcích. Ve skutečnosti je rozestup bází v B-formě DNA 0,332 nm.
V roce 1946 přednesl Astbury na sympoziu v Cambridgi příspěvek, v němž uvedl: "Jedním z největších biologických objevů naší doby je poznání, že pravděpodobně nejzákladnější interakcí ze všech je interakce mezi bílkovinami a nukleovými kyselinami". Řekl také, že rozestupy mezi nukleotidy a rozestupy aminokyselin v bílkovinách "nejsou aritmetickou náhodou".
Astbury nebyl schopen na základě svých údajů navrhnout správnou strukturu DNA. V roce 1952 však Linus Pauling použil Astburyho nedostatečné údaje k návrhu struktury DNA, který byl rovněž nesprávný. Nicméně Astburyho práce povzbudila Maurice Wilkinse, Raymonda Goslinga a Rosalindu Franklinovou na Kings College v Londýně. Jejich výsledky rentgenové krystalografie využili Francis Crick a James D. Watson k určení struktury DNA v roce 1953.
Vyhledávání