Уилям Т. Астбъри — пионер на рентгеновата дифракция и ранни проучвания на ДНК
Уилям Т. Астбъри — пионер в рентгеновата дифракция и ранните изследвания на ДНК; приносът му подпомогна откриването на структурата на белтъци и ДНК.
Уилям Томас Астбъри FRS (Бил Астбъри, 25 февруари 1898 г., Лонгтън - 4 юни 1961 г., Лийдс) е английски физик и молекулярен биолог.
Астбъри прави първите рентгенови дифракционни изследвания на биологични молекули. Работата му върху кератина помага на Линус Полинг да открие алфа-спиралата. През 1937 г. той изследва и структурата на ДНК и прави първата крачка в разработването на нейната структура.
Ранни изследвания и методи
Астбъри е сред първите учени, които прилагат техниката на рентгеновата дифракция върху влакнести биологични материали. Той работи главно върху влакна като вълна и кератин, използвайки изображенията на дифракцията, за да изведе правилности в подреждането на молекулите. Наблюденията му показват как промените в хидратацията и температурата влияят върху структурата на влакната — факт, който по-късно се оказва ключов при разбирането на структурните форми на биомакромолекулите.
Проучванията на ДНК
При изследванията си на ДНК Астбъри прави няколко важни наблюдения, които влияят върху по-нататъшното развитие на молекулярната биология. Той получава рентгенови фотографии на влакна от ДНК и установява, че в тях има регулярна повторяемост с параметър от около 3,4 Å между повтарящите се единици — резултат, който по-късно е от ключово значение за модела на двойната спирала. Астбъри предлага идеята, че азотните бази са подредени като „стек от плоски елементи“ (образно описвано като „купчина монети“), т.е. че базите са сплеснати и са натрупани една над друга; това е важно интуитивно стъпало към по-съвършените структурни модели, предложени след това от други изследователи.
Влияние и принос
Работата на Астбъри е важна не само заради конкретните му наблюдения върху кератина и ДНК, но и защото демонстрира възможността да се прилагат физически методи за изследване на биологични проблеми. Неговите данни и снимки на влакнести образци се използват от други учени при формулирането на структурни модели. По-общо, той е сред пионерите, които поставят основите на интегрирането на физиката и химията в изучаването на биологичните макромолекули.
Работна среда и наследство
Астбъри ръководи изследователска група в Лийдс, където развива интердисциплинарен подход към изучаване на биологичните структури. Неговата работа вдъхновява по-млади учени и подпомага създаването на структури за изследвания в областта на молекулярната биология. В негова чест работи по структурна молекулярна биология в Университета на Лийдс носят името на Астбъри (Astbury Centre), което свидетелства за трайното му влияние върху науката в града и в страната.
Оценка
Въпреки че Астбъри не достига до окончателния модел на двойната спирала, неговите експериментални наблюдения и идеите му за подреждане на базите са важна междинна стъпка. Днес го помнят като пионер в приложението на рентгеновата дифракция върху биомолекули и като учен, чиито ранни данни са ускорили разбирането на едни от ключовите структури в молекулярната биология.
Пътят към ДНК
През 1937 г. Торбьорн Касперсон от Швеция му изпраща добре подготвени проби ДНК от телешки тимус. Фактът, че ДНК образува дифракционна картина, показва, че тя има правилна структура. Астбъри съобщава, че структурата на ДНК се повтаря на всеки 2,7 нанометра и че базите са разположени плоско, подредени една върху друга, на разстояние 0,34 нанометра. На симпозиум през 1938 г. в Колд Спринг Харбър Астбъри посочва, че разстоянието от 0,34 нанометра е същото като това между аминокиселините в полипептидните вериги. Всъщност разстоянието между базите в Б-формата на ДНК е 0,332 nm.
През 1946 г. Астбъри изнася доклад на симпозиум в Кеймбридж, в който казва: "Едно от най-големите биологични постижения на нашето време е осъзнаването, че вероятно най-фундаменталното взаимодействие е това между протеините и нуклеиновите киселини". Той казва също, че разстоянието между нуклеотидите и разстоянието между аминокиселините в протеините "не е аритметична случайност".
Астбъри не успява да предложи правилната структура на ДНК въз основа на своите данни. През 1952 г. обаче Линус Полинг използва недостатъчните данни на Астбъри, за да предложи структура на ДНК, която също е неправилна. Въпреки това работата на Астбъри насърчава Морис Уилкинс, Реймънд Гослинг и Розалинд Франклин в Кралския колеж в Лондон. Резултатите от тяхната рентгенова кристалография са използвани от Франсис Крик и Джеймс Д. Уотсън за определяне на структурата на ДНК през 1953 г.
обискирам