Эрик Вестхоф
Эрик Вестхоф | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | Эрик Вестхоф |
| Альма-матер |
|
| Награды | |
| Научная карьера | |
| Поля | |
| Учреждения | |
| Веб-сайт | www-ibmc |
Эрик Вестхоф [ 3 ] — французский биохимик, родился в Уккле ( Бельгия ) 25 июля 1948 года. Член Академии наук , [ 4 ] руководитель отдела образования и обучения (DEF) и член совета директоров фонда «La Main à la pâte». [ 5 ] Он является почетным профессором структурной биохимии в Страсбургского университета Институте молекулярной и клеточной биологии. [ 6 ]
Биография
[ редактировать ]После получения степени бакалавра физических наук в Льежском университете он проводил исследовательскую работу в Регенсбургском университете ( Германия ) по гранту Евратома с целью получения докторской степени в Льежском университете в 1974 году. Затем он стал научным сотрудником сотрудник (по стипендии Фулбрайта-Хейса ) в Университете Висконсина до 1977 года в лаборатории профессора М. Сундаралингама. Благодаря гранту EMBO он затем обосновался в 1981 году в Институте молекулярной и клеточной биологии Национального центра научных исследований (IBMC-CRNS), филиале Университета Луи Пастера (ULP-Страсбург) во Франции. В 1984 году получил должность научного сотрудника (CR1) и с 1988 года является профессором структурной биохимии. С 2005 по 2016 год он был директором научно-исследовательского отдела ННИЦ «Архитектура и реакционная способность РНК » в Институте молекулярной биохимии. и клеточной биологии (IBMC), где он был директором с 2006 по 2016 год. С 2003 по 2007 год он был председатель исследовательской комиссии факультета естественных наук Университета Луи Пастера, где он был избранным членом Ученого совета с 2002 по 2006 год. Затем он был избран вице-президентом по исследованиям и докторантуре (2007–2008 гг.). Вместе с Аленом Берцем он участвовал в слиянии трех университетов Страсбурга и был вице-президентом по исследованиям и подготовке докторантов Страсбургского университета в период с 2009 по 2012 год.
Эрик Вестхоф — исполнительный редактор журнала Nucleic Acids Research (OUP), редактор журнала RNA (CSHP) и заместитель редактора Journal of Molecular Recognition (Wiley).
Область исследований
[ редактировать ]Область его исследований касается структурной биологии нуклеиновых кислот ( стереохимия , топология , моделирование и биоинформатика ) и особенно молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК). Он разработал компьютерные инструменты, предназначенные для кристаллографического уточнения и компьютерного манипулирования нуклеиновыми кислотами. [ 7 ] Это привело к созданию превосходных трехмерных структур РНК. Уже более десяти лет эти инструменты используются кристаллографами нуклеиновых кислот во многих странах. В то время, когда была известна только структура транспортной РНК, он и Франсуа Мишель предложили трехмерную модель строения ядра автокаталитических интронов I группы . [ 8 ] Десять лет спустя кристаллография подтвердила архитектуру модели, открыв тем самым обширную область новых приложений в структурной биологии. сворачивание других рибозимов Было также предложено (вирус гепатита дельта, рибонуклеаза P, шпильечный рибозим). Спустя несколько лет после этих публикаций независимые кристаллические структуры показали точность архитектуры складок и взаимодействий, ответственных за самосборку. Его опыт в моделировании структуры РНК позволил ему сотрудничать с несколькими группами. Так, совместно с Ф. Эксштейном и Т. Тушлем на основе данных флуоресценции была создана первая модель молоткообразного рибозима. [ 9 ] Совместно с доктором Кочояном были представлены первые модели РНК-аптамеров, смоделированные на основе данных ядерного магнитного резонанса. [ 10 ] Совместно с В. Филиповичем и Ф. Колбом была опубликована модель связывания и расщепления двухцепочечной РНК DICER, объясняющая созревание микроРНК. [ 11 ]
Анализ кристаллографических структур и сравнение с теоретическими моделями позволили установить предсказывающие правила сворачивания РНК. Вместе с Неоклесом Леонтисом Эрик Вестхоф предложил онтологию пар оснований нуклеиновых кислот, которая позволяет автоматически аннотировать кристаллические структуры и биоинформатическое исследование структурированных областей в последовательностях РНК; [ 12 ] Эта структурная биоинформатическая работа над РНК позволила определить набор ограничений в последовательности, позволяющих создавать архитектурные модели РНК. Этот набор правил и ограничений, которые можно считывать из выравниваний последовательностей и манипулировать ими с помощью компьютера, позволяет им выводить архитектуру РНК, что важно для нашего понимания функции и структурной эволюции РНК.
Эрик Вестхоф расширил свои физико-химические, структурные и динамические исследования РНК на функциональные и эволюционные аспекты, а также на предсказание сильных и специфических молекулярных взаимодействий с молекулами, представляющими терапевтический интерес. Кристаллографические структуры многих комплексов аминогликозидных антибиотиков с участком А 30S-частицы эубактериальных рибосом. [ 13 ] ясно показывают происхождение специфичности связывания и устойчивости, индуцированной этими аминогликозидами . Недавно совместно с Маратом и Гулой Юсуповыми и их сотрудниками было продемонстрировано детальное понимание ошибок декодирования, связанных с таутомерными формами пар между G и U. [ 14 ] [ 15 ] Параллельно с Анри Грожаном большой интерес представляет новое представление о генетическом коде, закрепленном в структурах рибосом , связанных с информационной РНК и транспортной РНК, и интегрирующее очень многочисленные наблюдения о влиянии изменений в транспортных РНК. [ 16 ]
Другие статьи, основанные на анализе кристаллографических и биоинформатических структур, получили большое количество цитирований. В 1984 году команда Эрика Вестхофа и Марка ван Регенмортеля продемонстрировала корреляцию, которая оказалась центральной в иммунохимии: эпитопы антигенов обычно обладают большей подвижностью, чем менее иммуногенные участки белков. [ 17 ] С помощью Паскаля Ауффингера была установлена важность и специфичность связей, опосредованных атомами галогена, в биологических макромолекулах и нуклеиновых кислотах. [ 18 ] Наконец, с консорциумом Genolevures, [ 19 ] они аннотировали некодирующие РНК дрожжей в дополнение к кодирующим генам и сравнивали их между дрожжами.
Пары оснований нуклеиновой кислоты
[ редактировать ]Природные основания нуклеиновых кислот образуют большое разнообразие пар оснований, по крайней мере, с двумя водородными связями между ними. Эти водородные связи могут возникать между атомами, принадлежащими любому из трех краев ребер нуклеиновой кислоты. Возможные комбинации приводят к классификации на двенадцать основных семейств, одним из которых является семейство Уотсона-Крика . [ 12 ] В данном семействе некоторые пары оснований изостеричны между собой, а это означает, что положения и расстояния между атомами углерода C1' очень похожи . Изостеричность пар Уотсона-Крика между комплементарными основаниями составляет основу спиралей РНК и образующейся в результате вторичной структуры РНК (ковариация). Кроме того, несколько определенных наборов пар оснований, не принадлежащих Уотсону-Крику, собираются в модули РНК, которые образуют повторяющиеся, довольно регулярные строительные блоки третичной архитектуры свернутых РНК. РНК Модули являются неотъемлемой частью архитектуры РНК, поэтому они не связаны с биологической функцией, специфически связанной с последовательностью РНК. РНК Модули встречаются во всех царствах жизни и в структурированных РНК с разнообразными функциями. Из-за химических и геометрических ограничений изостеричность между парами, не относящимися к Уотсону-Крику, ограничена, и это приводит к более высокой консервативности последовательностей при коэволюции ( нейтральных сетях ) в модулях РНК, что, следовательно, к большим трудностям при извлечении трехмерной информации из анализа последовательностей.
Таутомерия и узнавание пар оснований нуклеиновых кислот
[ редактировать ]Спирали нуклеиновой кислоты распознаются в нескольких биологических процессах, например, во время репликации нуклеиновой кислоты или рибосомального трансляционного декодирования . В полимеразах и сайте декодирования рибосом распознавание происходит на сторонах малых борозд спиральных фрагментов. С использованием или без использования альтернативных конформаций, протонированных или таутомерных форм оснований некоторые пары оснований с геометрией, подобной Уотсону-Крику, могут образовываться и стабилизироваться. [ 14 ] Некоторые из этих пар с геометрией, подобной Уотсону-Крику, расширяют концепцию изостеричности за пределы количества изостерических пар, образованных между дополнительными основаниями. [ 15 ] Таким образом, эти наблюдения устанавливают пределы и ограничения для геометрического отбора в молекулярном распознавании комплементарных пар Уотсона-Крика для точности процессов репликации и трансляции. [ 20 ]
Точность и эффективность рибосомального декодирования
[ редактировать ]Основные принципы декодирования мРНК сохраняются среди всех существующих форм жизни. Мы представляем интегративный взгляд на все сложные сети взаимодействия между мРНК , тРНК и рРНК : внутреннюю стабильность тримеров кодон - антикодон , пространственную конформацию антикодонной ножки-петли тРНК, наличие модифицированных нуклеотидов, возникновение не- Пары Уотсона-Крика в спирали кодон-антикодон и взаимодействие с основаниями рРНК в сайте декодирования. [ 21 ] Мы получили насыщенное информацией альтернативное представление таблицы генетического кода . Новая организация 64 кодонов является кольцевой с асимметричным распределением кодонов, что приводит к четкому разделению между GC -богатыми 4-кодоновыми блоками и AU-богатыми 2:2-кодоновыми блоками и 3:1-кодоновыми блоками. [ 16 ] Преимущество интеграции данных в этой системе циклического декодирования заключается в том, что все вариации последовательностей тРНК можно визуализировать в рамках внутренней структурной и энергетической структуры для каждого организма и антикодона . В рамках этого нового представления множественность и сложность модификаций нуклеотидов, особенно в положениях 34 и 37 антикодоновой петли, значимо разделяются и хорошо коррелируют с необходимостью стабилизации пар кодон-антикодон, богатых AU, и предотвращения неправильного кодирования в разделенных кодоновых блоках. Эта основанная на структуре сеть взаимодействий приводит к энергетически однородному декодированию всех тРНК, которые могут адаптироваться к клеточным ограничениям. Эволюция и расширение генетического кода рассматривается как первоначально основанное на содержании GC с постепенным введением A/U вместе с модификациями тРНК и модифицирующими ферментами . Это обеспечивает большое разнообразие использования кодонов в зависимости от содержания GC в геноме, а также от количества и типов тРНК. Представление должно помочь в разработке генетического кода неприродных аминокислот.
Таким образом, чтобы максимизировать разнообразие использования кодонов без увеличения количества различных тРНК (для декодирования 61 смыслового кодона ), клетки разработали сложные массивы модификаций тРНК, которые закреплены в клеточных метаболических ферментативных путях. Генетический код не транслируется универсально, и между организмами и в трех царствах жизни существует несколько различий. В каждом организме существует очень сильная связь между элементами, отвечающими за надежность и эффективность процесса декодирования генетического кода. Множественность этих тесно взаимосвязанных элементов и интеграция различных потоков биологической информации в конечном итоге позволяют поддерживать тонкий клеточный гомеостаз и ставят процессы трансляции в центр клеточной активности.
Библиография
[ редактировать ]- Э. Вестхоф и Н. Харди, Вода и биологические макромолекулы в сворачивании и самосборке биологических макромолекул, Макмиллан, Лондон, World Scientific, Сингапур, 1993 и 2014 гг.
- Э. Вестхоф, Р.К. Хартманн, А. Биндерейф, А. Шён, Справочник по биохимии РНК, Вайнхайм, Wiley-VCH, 2005, 2014 г.
- Э. Вестхоф и Н. Леонтис, Анализ и прогнозирование трехмерной структуры РНК, Берлин, Гейдельберг, Springer, 2012.
Членство в научных обществах
[ редактировать ]- Французское общество биохимии и молекулярной биологии (президент 2004–2008 гг.)
- Общество РНК (президент, 2005 г.) [ 22 ]
- Американская ассоциация содействия развитию науки (научный сотрудник)
- Институт физики , Лондон, Великобритания (научный сотрудник)
- Председатель управляющего комитета Дома науки в Эльзасе [ 23 ]
Членство в других академиях
[ редактировать ]- Университетский институт Франции (1995-2005).
- Член EMBO (Европейская организация молекулярной биологии, 1998).
- Член Немецкой академии естественных наук Леопольдина (2000). [ 24 ]
- Член Европейской академии (2001). [ 25 ]
- Член Академии наук (2011). [ 4 ]
Награды и почести
[ редактировать ]- Премия Жака Моно , Институт Пастера (1992).
- Премия Шарля Леопольда-Майера Академии наук (2007).
- Премия за выдающиеся заслуги, Общество RNA (2008).
- Медаль Федора Линена , Общество биохимии и молекулярной биологии (2011 г.)
- Медаль Французского общества биохимии и молекулярной биологии (2014 г.).
- Кавалер Национального ордена «За заслуги» (2015).
- Премия Общества РНК за выслугу лет (2016).
- Премия Ван Ин Лая , Институт биохимии, Китайская академия, Шанхай (2017).
- Рольф САММЕТ, приглашенный профессор, Фонд Авентис, Университет Иоганна Вольфганга Гете , Франкфурт-на-Майне (2018).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ http://www.rnasociety.org/wp-content/uploads/2016/02/RNA-Society-Newsletter-160210.pdf . [ мертвая ссылка ]
- ^ http://www-ibmc.u-strasbg.fr/spip-arn/spip.php?article190&lang=fr [ мертвая ссылка ]
- ^ «Эрик Вестхоф» . Архивировано из оригинала 27 марта 2019 г. Проверено 26 марта 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Академия наук» .
- ^ «Ла Майн а ля паштет» . Архивировано из оригинала 19 июля 2019 г. Проверено 19 июля 2019 г.
- ^ «ИБМК» . Архивировано из оригинала 19 июля 2019 г. Проверено 19 июля 2019 г.
- ^ Вестхоф Э и др., «Кристаллографическое уточнение дрожжевой аспарагиновой транспортной РНК», J. Mol. Биол. , (1985), 184, с. 119-145
- ^ Мишель Ф и др., «Моделирование трехмерной архитектуры каталитических интронов группы I на основе сравнительного анализа последовательностей», J. Mol. Биол. , (1990), 216, с. 585-610
- ^ Тушл, Т. и др., «Трехмерная модель рибозима «головка молотка», основанная на измерениях флуоресценции», Science , (1994), 266, стр. 785-789
- ^ Ян, Ю. и др., «Структурные основы дискриминации лигандов двумя родственными аптамерами РНК, определенные с помощью ЯМР-спектроскопии», Science , (1996), 272, стр. 1343-1347 гг.
- ^ Чжан Х. и др., «Модели единого процессингового центра для человеческого Dicer и бактериальной РНКазы III», Cell , (2004), 118 (1), стр. 57-68
- ^ Jump up to: а б Леонтис Н.Б. и др., «Геометрическая номенклатура РНК и классификация пар оснований РНК», РНК , (2001), 7, с. 499–512
- ^ Висенс К. и др., «Кристаллическая структура паромомицина, пристыкованная к эубактериальному сайту декодирования рибосомы A», Структура , (2001), 9, стр. 647-658
- ^ Jump up to: а б Демешкина Н. и др., «Новое понимание принципа декодирования на рибосоме», Nature , (2012), 484 (7393), с. 256-259
- ^ Jump up to: а б Вестхоф, Э. и др., «Распознавание пар оснований Уотсона-Крика: ограничения и пределы, обусловленные геометрическим отбором и таутомерией», F1000Prime Rep , (2014), 6, стр. 19
- ^ Jump up to: а б Грожан Х. и др., «Интегрированный взгляд на генетический код, основанный на структуре и энергии», Nucleic Acids Res , (2016) 44, стр. 8020-8040
- ^ Вестхоф Э. и др., «Мондрагон А, Клуг А, Ван Регенмортель MHV, Корреляция между сегментарной подвижностью и расположением антигенных детерминант в белках», Nature , (1984), 311, стр. 123-126
- ^ Ауффингер П. и др., «Галогенные связи в биологических молекулах. », Природа , (2004), 101(48), с. 16789-16794
- ^ Дюжон Б. и др., «Эволюция генома дрожжей», Nature , (2004), 430(6995), стр. 35-44
- ^ Детофф, Элизабет А.; Петцольд, Катя; Чу, Джитендер; Казиано-Негрони, Анетт; Аль-Хашими, Хашим М. (2012). «Визуализация временных малонаселенных структур РНК» . Природа . 491 (7426): 724–728. Бибкод : 2012Natur.491..724D . дои : 10.1038/nature11498 . ISSN 0028-0836 . ПМК 3590852 . ПМИД 23041928 .
- ^ Огл, Джеймс М.; Рамакришнан, В. (2005). «Структурный взгляд на трансляционную точность». Ежегодный обзор биохимии . 74 (1): 129–177. doi : 10.1146/annurev.biochem.74.061903.155440 . ISSN 0066-4154 . ПМИД 15952884 .
- ^ «Общество РНК» .
- ^ «Дом науки в Эльзасе» . 31 января 2017 г.
- ^ «Леопольдина» (PDF) .
- ^ «Европейская академия» .
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| академики | |
| Другой | |
