Эдвин В. Тейлор
Эдвин В. Тейлор | |
|---|---|
| Альма-матер | Университет Торонто (бакалавр, 1952) Университет Макмастера (магистр наук, 1955 г.) Чикагский университет (доктор философии, 1957 г.) |
| Известный | Цитоскелетные исследования |
| Награды | Медаль Э. Б. Вильсона (1999) |
| Научная карьера | |
| Поля | Молекулярная генетика Клеточная биология Биохимия Молекулярная биология |
| Учреждения | Чикагский университет |
Эдвин В. Тейлор – адъюнкт-профессор биологии клеточной и биологии развития Северо -Западного университета . [1] В 2001 году он был избран членом Национальной академии наук . [2] Тейлор получил степень бакалавра физики и химии в Университете Торонто в 1952 году; получил степень магистра физической химии в Университете Макмастера в 1955 году и степень доктора биофизики в Чикагском университете в 1957 году. [3] В 2001 году Тейлор был избран членом Национальной академии наук в области клеточной биологии, биологии развития и биохимии. [4]
Тейлор внес вклад в исследование того, как сокращаются мышцы, и в другие связанные исследования цитоскелета . Его исследования описали первую кинетическую модель того, как молекулярные двигатели способны превращать химическую энергию в механическую силу . Он обнаружил несколько моторов молекулярных клеток, в том числе те, которые помогают определенным лейкоцитам двигаться . Он также объяснил, как актин и миозин создают движение в немышечных клетках. [2] В 1950 году Тейлор вместе с Гэри Бориси [5] который был аспирантом в лаборатории Тейлора, [6] [7] открыл белок, который является строительным блоком микротрубочек , хотя название этого белка, тубулин , не было придумано до 1968 года. [ нужна цитата ] В 1967 году Тейлор обнаружил, что действие колхицина [8] связывание с клетками можно смоделировать с помощью одного типа сайтов связывания, что, возможно, показывает, что может существовать уникальная мишень. [9] Тейлор проводит лето в исследовательском центре Вудс-Хоул в Массачусетсе . [10]
Образование [ править ]
В 1952 году Тейлор получил степень бакалавра гуманитарных наук в области физики и химии в Университете Торонто . В 1955 году он получил степень магистра наук в Университете Макмастера . по физической химии [3] [11] В том же году Тейлор поступил в Чикагский университет , где начал учебу в аспирантуре по биофизике и обнаружил интерес к исследованию механизма митоза. Его доктор философии. диссертация была посвящена измерению скорости митотических процессов. Ему удалось оценить веретена и скорость их роста с помощью микроскопии поляризованного света. [12] [13] К 1957 году он получил степень доктора философии. Доктор биофизики Чикагского университета. [3]
Будучи научным сотрудником, Тейлор провел два года в лаборатории Фрэнсиса Шмитта в Массачусетском технологическом институте , исследуя свойства белков нейрофиламентов вместе с Питером Дэвисоном. В конце концов он вернулся в Чикагский университет и открыл собственную лабораторию. К началу 1970-х годов Тейлор перешел в отдел биофизики мышц Совета медицинских исследований в Королевском колледже, где он сотрудничал с Джин Хэнсон над простой моделью цикла мышечного сокращения. [12]
В 1999 году Тейлор провел некоторое время в лаборатории Гэри Бориси на факультете клеточной биологии и биологии развития Северо-Западного университета. Не работая в лаборатории, Тейлор на полставки работал профессором молекулярной генетики и клеточной биологии Луи Блока в Чикагском университете. [14]
Исследования [ править ]
Тейлор сосредоточил значительную часть своих исследований на молекулярных механизмах, регулирующих движение клеток. [4] Его результаты способствовали лучшему пониманию химических процессов, участвующих в циклах мышечных сокращений. [14] Исследуя молекулярные моторы, миозин с актином и кинезин с микротрубочками, Тейлор стремился открыть кинетический механизм, который диктует структурные изменения, ответственные за силу и движение. [3] Его работа в лаборатории не только привела к открытию тубулина, белковой субъединицы микротрубочек, но также разработала первую кинетическую модель, объясняющую, как эти молекулярные моторы могут преобразовывать химическую энергию в механическую силу. [14] Чтобы лучше понять цикл сокращения, модель была получена из поперечно-полосатой мышцы для изучения кинетического механизма цикла актомиозиновой АТФазы. Основное внимание было уделено определению того, как гидролиз АТФ ферментами может привести к генерации силы и движения. Тем не менее, беспокойство по поводу Тейлора стимулировалось совершенно разными путями реакций, которым следовали миозин и кинезин, учитывая идею о том, что эти два мотора имеют очень важные структурные особенности. [4]
Тейлор работает над молекулярными механизмами, регулирующими движение клеток. [15] особенно химические события, участвующие в циклах мышечных сокращений. [14] Он исследует молекулярные моторы , миозин с актином и кинезин с микротрубочками, чтобы открыть кинетический механизм, который определяет структурные изменения, ответственные за силу и движение. [11] Это привело к открытию им тубулина, белковой субъединицы микротрубочек, и к первой кинетической модели, объясняющей, как эти молекулярные моторы преобразуют химическую энергию в механическую силу в поперечнополосатых мышцах. [14] В актомиозиновом АТФазном цикле гидролиз АТФ ферментами приводит к генерации силы и движения. Тейлор также изучил совершенно разные пути реакции, которым следуют миозин и кинезин, показав, что эти два мотора имеют общие важные структурные особенности. [15]
Интерес Тейлора к изучению митотических механизмов привел к использованию колхицина . Его высокая аффинность к связыванию с клетками предполагает возможность выделения комплекса колхицина с его связывающим белком. Тейлор и аспирант Гэри Бориси обнаружили, что колхицин действительно специфичен, и его наивысшая связывающая активность проявляется в делящихся клетках, митотическом аппарате, ресничках, хвостах сперматозоидов и тканях мозга. [16]
В 1967 году Борис и Тейлор опубликовали свою работу «Механизм действия колхицина». Связывание колхинцина-3H с клеточным белком». [8] Целью их проекта было продемонстрировать, что 6S-колхицин-связывающий белок является субъединицей белка микротрубочек. [12] Они заметили, что активность связывания колхицина имела значительную корреляцию с источниками, обильными в микротрубочках, но не коррелировала с митотической активностью или подвижностью. Микротрубочки проводят митотическое веретено, составляют набор филаментов 9 + 2 в ресничках и хвостах сперматозоидов и участвуют в большинстве нейрональных процессов. Поскольку Тейлор пришел к выводу о высокой активности связывания колхицина в этих четырех источниках, результаты имели для него смысл, учитывая, что микротрубочки являются единственной структурой, общей для всех четырех. [8]
Используя яйца морских ежей, Тейлор и Бориси провели еще один эксперимент, чтобы еще раз продемонстрировать, что места связывания находятся в митотическом аппарате. Когда веретена были извлечены из митотического аппарата и подвешены при обработке низкой ионной силой, микротрубочки распались и исчезли. При экстракции с низкой ионной силой более 80% колхицинсвязывающей активности удалялось, включая микротрубочки. [17] Поскольку эти условия снижают активность связывания колхицина, результаты свидетельствуют об отсутствии микротрубочек. [16]
После введения тубулина Тейлор не мог понять, что приводит в движение хромосомы и что заставляет подвижную систему функционировать. В 1960-е годы единственными потенциально ответственными структурами были миозин и динеин. Однако только динеин смог взаимодействовать с микротрубочками. Тейлор сосредоточил свое внимание на мышечном актомиозине, чтобы полностью понять последствия механо-химического взаимодействия. К 1954 году Хью Хаксли и Джин Хэнсон представили свою модель скользящей нити, предположив, что за счет сокращения ветви молекулы миозина миозин-актиновые связи могут тянуть актиновую нить. Структурная модель прояснила сократимость, но Тейлор и другие исследователи оставались неуверенными в роли гидролиза АТФ. Зная, что АТФ гидролизуется при полимеризации актина, Тейлор не мог понять, диссоциирует ли он актомиозин посредством сокращения или расслабления. [12] В 1979 году Тейлор и его партнеры по исследованию продемонстрировали, что связывание миозина с актином после высвобождения фосфата приводит к значительному снижению свободной энергии. [18]
После открытия кинезина, моторного белка и антероградного переносчика везикул в аксонах, Тейлор посвятил свое время исследованию кинетического механизма. [12] В 1995 году Тейлор и Йонг-Зе Ма опубликовали «Механизм АТФазы кинезина микротрубочек», отметив, что диссоциация димера K379 в кинезине микротрубочек происходит после стадии гидролиза по сравнению с диссоциацией, происходящей перед гидролизом по актомиозиновому механизму. Это побудило Тейлора осознать, что различия, присущие этим двум механизмам, могут указывать на то, что другой этап цикла может быть связан с генерацией силы. Он обнаружил, что диссоциация фосфата в актомиозиновом механизме является медленной стадией, ограничивающей скорость, в то время как эта стадия происходит относительно быстро для механизма кинезин-микротрубочки. [19] Предельная скорость определяется скоростью диссоциации АДФ в цикле гидролиза. [20] Кроме того, Тейлор и Ричард Лимн в 1971 году пришли к выводу, что медленная стадия ограничения скорости актомиозиновой АТФазы может быть связана с лимитирующей скорость диссоциацией продуктов, АДФ и фосфата, от фермента. Это привело к идее, что актин может потенциально влиять на скорость диссоциации продукта, а не на гидролитический этап в механизме его активации. [21] Мышечный миозин и кинезин имеют два головных домена. [12] Поскольку АТФ связывается с одним головным доменом, он инициирует высвобождение АДФ из второго головного домена в цикле гидролиза. [20]
Тейлор и другие авторы-корреспонденты Ивонн С. Аратин, Томас Э. Шаус и Гэри Г. Бориси опубликовали в 2007 году работу «Внутреннее динамическое поведение фасцина в филоподиях». Фасцин является основным сшивающим белком актина в филоподиальных нитях, которые клеточные выступы, которые способствуют подвижности клеток. Результаты их исследования показали, что связывание филоподий требует дефосфорилирования фасцина, что также может инициировать высокоаффинное связывание актина в филоподиях. Формирование филоподиальных нитей зависит от циклов фосфорилирования или дефосфорилирования, которые служат первичными индикаторами неактивности или активности фасцина. [22]
Даже двенадцать лет спустя, что по-прежнему оставалось неправильно понятым, так это различная степень активации тонких нитей миозина до и после силового удара. [23] Кинетические свойства миозина оставались неясными, и для дальнейшего исследования того, что осталось неизвестным, было использовано множество методов. Один из этих методов был предложен Тейлором и Б. Финлейсоном в 1969 году посредством высвобождения протонов. [24] В 1987 году С. Розенфельд и Тейлор оценили механизм регуляции нуклеозидтрифосфата субфрагмента 1 актина. Их интересовало влияние связывания кальция с регулируемым актином на скорость цикла АТФазы. На стадии гидролиза наблюдалось лишь небольшое изменение присутствия кальция. С другой стороны, для диссоциации лиганда и продуктов наличие кальция для АТФ приводило к увеличению скорости в 10-20 раз. Эти результаты показали Розенфельду и Тейлору, что конкретными этапами цикла АТФазы, на которые больше всего влияло присутствие кальция, были этапы перехода, за которыми следовала диссоциация лиганда от активного центра. [25]
Цикл гидролиза актомиозина АТФ в мышечной подвижности был призван показать прямую корреляцию в регуляции гидролиза АТФ и силового удара. Однако эксперименты, показавшие отсутствие гидролиза АТФ, не могли объяснить регуляцию. В книге «Исследование механизма регуляции тонких нитей с помощью переходной кинетики и равновесного связывания: существует ли конфликт?» Тейлор вместе с Дэвидом Хили и Говардом Д. Уайтом проводят исследования и вносят больше ясности в проблему. В своих исследованиях они подтверждают, что на активность тонких нитей в первую очередь влияет скорость диссоциации неорганического фосфата. Кроме того, они заметили, что регуляторная точка тонкой нити, или этап, на котором высвобождается неорганический фосфат, зависит от конформации миозина, а также от состояния связи тонкой нити. [23]
Награды и почести [ править ]
Опубликованная 4 марта 1999 года, «Хроника Чикагского университета» сообщает о чествовании Тейлора в Национальных институтах здравоохранения в Бетесде, штат Мэриленд, на научном симпозиуме. Симпозиум назван «Миозин, микротрубочки и движение» в знак признания вклада и усилий Тейлора в этих конкретных областях. [26] 1 мая 2001 года Тейлор был избран членом Национальной академии наук. [27] Он был избран за его решающий вклад в биохимию мышечного сокращения. Тейлор признан «отцом исследований цитоскелета». [14]
Ссылки [ править ]
- ^ «Профиль факультета» . www.feinberg.northwestern.edu . Архивировано из оригинала 26 июля 2020 г. Проверено 26 июля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Национальная академия наук: Медицинская школа Файнберга: Северо-Западный университет» . www.feinberg.northwestern.edu . Проверено 26 июля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «Эдвин В. Тейлор, доктор философии» . mgcb.uchicago.edu . Проверено 26 июля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Эдвин Тейлор» . www.nasonline.org . Проверено 26 июля 2020 г.
- ^ «Движение по переходным путям» . ЭМБО . Архивировано из оригинала 9 февраля 2017 г. Проверено 26 июля 2020 г.
- ^ «Разговор об открытии: открытие тубулина» . iБиология . Проверено 26 июля 2020 г.
- ^ Краста, Карен; Анея, Риту (сентябрь 2017 г.). «50 лет спустя… открытие тубулина продолжает способствовать развитию лечения рака» . Эндокринный рак . 24 (9): Е3–Е5. doi : 10.1530/erc-17-0273 . ISSN 1351-0088 . ПМИД 28808042 .
- ^ Перейти обратно: а б с Борисы, Г.Г.; Тейлор, EW (1 августа 1967 г.). «МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ КОЛХИЦИНА Связывание колхинцина-3H с клеточным белком» . Журнал клеточной биологии . 34 (2): 525–533. дои : 10.1083/jcb.34.2.525 . ISSN 0021-9525 . ПМК 2107313 . ПМИД 6068183 .
- ^ «Веха 6: Природные вехи в цитоскелете» . www.nature.com . Проверено 26 июля 2020 г.
- ^ «Эдвин Тейлор • iBiology» . iБиология . Проверено 26 июля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Эдвин В. Тейлор, доктор философии | Кафедра молекулярной генетики и клеточной биологии | Чикагский университет» . mgcb.uchicago.edu . Проверено 17 апреля 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Это ж Тейлор, Эдвин В. (февраль 2001 г.). Поллард, Томас Д. (ред.). «Лекция Э. Б. Вильсона: Клетка как молекулярная машина» . Молекулярная биология клетки . 12 (2): 251–254. дои : 10.1091/mbc.12.2.251 . ISSN 1059-1524 . ПМК 30940 . ПМИД 11179412 .
- ^ Тейлор, EW (февраль 2001 г.). «999 Лекция Э. Б. Вильсона: Клетка как молекулярная машина» . Молекулярная биология клетки . 12 (2): 251–4. дои : 10.1091/mbc.12.2.251 . ПМК 30940 . ПМИД 11179412 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Это ж «Три преподавателя Чикагского университета названы членами Национальной академии наук» . www.uchicagomedicine.org . Проверено 18 апреля 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Эдвин Тейлор» . www.nasonline.org . Проверено 17 апреля 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Уэллс, Уильям А. (23 мая 2005 г.). «Открытие тубулина» . Журнал клеточной биологии . 169 (4): 552. doi : 10.1083/jcb1694fta1 . ISSN 1540-8140 . ПМК 2254804 .
- ^ Борисы, Г.Г.; Тейлор, EW (1 августа 1967 г.). «Механизм действия колхицина» . Журнал клеточной биологии . 34 (2): 535–548. дои : 10.1083/jcb.34.2.535 . ISSN 1540-8140 . ПМК 2107308 . ПМИД 6035643 .
- ^ Тейлор, Эдвин В.; Тренлхэм, доктор медицинских наук (январь 1979 г.). «Механизм актомиозин-атазы и проблема сокращения мышц» . Критические обзоры CRC по биохимии . 6 (2): 103–164. дои : 10.3109/10409237909102562 . ISSN 0045-6411 . ПМИД 156624 .
- ^ Ма, ЮЗ; Тейлор, Эдвин В. (10 октября 1995 г.). «Механизм кинезиновой АТФазы микротрубочек» . Биохимия . 34 (40): 13242–13251. дои : 10.1021/bi00040a040 . ISSN 0006-2960 . ПМИД 7548088 .
- ^ Перейти обратно: а б Ма, Юн-Цзе; Тейлор, Эдвин В. (январь 1997 г.). «Механизм взаимодействия микротрубочек-кинезиновой АТФазы» . Журнал биологической химии . 272 (2): 724–730. дои : 10.1074/jbc.272.2.724 . ПМИД 8995356 . S2CID 46349201 .
- ^ Лимн, RW; Тейлор, EW (07.12.1971). «Механизм гидролиза аденозинтрифосфата актомиозином» . Биохимия . 10 (25): 4617–4624. дои : 10.1021/bi00801a004 . ISSN 0006-2960 . ПМИД 4258719 .
- ^ Аратин, Ивонн С.; Шаус, Томас Э.; Тейлор, Эдвин В.; Борисы, Гэри Г. (октябрь 2007 г.). Адамс, Жозефина (ред.). «Внутреннее динамическое поведение фасцина в филоподиях» . Молекулярная биология клетки . 18 (10): 3928–3940. дои : 10.1091/mbc.e07-04-0346 . ISSN 1059-1524 . ЧВК 1995713 . ПМИД 17671164 .
- ^ Перейти обратно: а б Хили, Дэвид Х.; Уайт, Ховард Д.; Тейлор, Эдвин В. (06 мая 2019 г.). «Исследование механизма регуляции тонких нитей с помощью переходной кинетики и равновесного связывания: есть ли конфликт?» . Журнал общей физиологии . 151 (5): 628–634. дои : 10.1085/jgp.201812198 . ISSN 0022-1295 . ПМК 6504287 . ПМИД 30824574 .
- ^ Финлейсон, Бердвелл; Тейлор, Эдвин Уильям (1 марта 1969 г.). «Гидролиз нуклеозидтрифосфатов миозином в переходном состоянии» . Биохимия . 8 (3): 802–810. дои : 10.1021/bi00831a007 . ISSN 0006-2960 . ПМИД 4238423 .
- ^ Розенфельд, СС; Тейлор, EW (25 июля 1987 г.). «Механизм регуляции актомиозинового субфрагмента 1 АТФазы» . Журнал биологической химии . 262 (21): 9984–9993. дои : 10.1016/S0021-9258(18)61063-4 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 2956257 .
- ^ «Похвалы» . хроника.uchicago.edu . Проверено 18 апреля 2021 г.
- ^ «Национальная академия наук» . www.feinberg.northwestern.edu . Проверено 17 апреля 2021 г.