Маргарет Окли Дэйхофф
Маргарет Окли Дэйхофф | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | Маргарет Белль Окли 11 марта 1925 г. |
| Умер | 5 февраля 1983 г. (57 лет) |
| Известный | Матрицы замены однобуквенный код |
| Научная карьера | |
| Поля | Биоинформатика |
| Учреждения | Колумбийский университет |
| Докторантура | Дункан А. Макиннес |
Маргарет Белль ( Оукли ) Дэйхофф (11 марта 1925 — 5 февраля 1983) — американский физико-химик и пионер в области биоинформатики . [1] Дэйхофф была профессором Медицинского центра Джорджтаунского университета и известным биохимиком-исследователем в Национальном фонде биомедицинских исследований , где она стала пионером в применении математики и вычислительных методов в области биохимии. Свою карьеру она посвятила применению развивающихся вычислительных технологий для поддержки достижений в биологии и медицине, в первую очередь созданию баз данных белков и нуклеиновых кислот, а также инструментов для изучения этих баз данных. Она создала одну из первых матриц замещения — точечные принятые мутации ( PAM ). Однобуквенный код, используемый для аминокислот, был разработан ею как попытка уменьшить размер файлов данных, используемых для описания аминокислотных последовательностей в эпоху вычислений на перфокартах.
Ее степень доктора философии была получена в Колумбийском университете на факультете химии, где она разработала вычислительные методы для расчета энергий молекулярного резонанса нескольких органических соединений. Она прошла постдокторантуру в Институте Рокфеллера (ныне Университет Рокфеллера ) и Университете Мэриленда и в 1959 году присоединилась к недавно созданному Национальному фонду биомедицинских исследований. Она была первой женщиной, занявшей этот пост в Биофизическом обществе , и первым человеком, занявшим эту должность. и секретарь, и, в конечном итоге, президент. [2]
Ранняя жизнь [ править ]
.jpg)
Дайхофф родилась единственным ребенком в Филадельфии , но переехала в Нью-Йорк, когда ей было десять лет. [3] Ее академические надежды были очевидны с самого начала – она выступала с прощальным словом (выпуск 1942 года) в средней школе Бэйсайд , Бэйсайд, Нью-Йорк , а оттуда получила стипендию в колледже Вашингтон-сквер , Нью-Йоркского университета окончив его с отличием по математике в 1945 году. и быть избранным в Фи Бета Каппа . [4] [5]
Исследования [ править ]
Дэйхофф получил докторскую степень по квантовой химии под руководством Джорджа Кимбалла на Колумбийского университета химическом факультете . В своей дипломной работе Дайхофф впервые применила компьютерные возможности – то есть обработку больших объемов данных – в теоретической химии; в частности, она разработала метод применения бизнес-машин с перфокартами для расчета резонансных энергий нескольких полициклических органических молекул. Ее управление данными исследований было настолько впечатляющим, что ей была присуждена стипендия вычислительной лаборатории Уотсона. В рамках этой награды она получила доступ к «современному оборудованию электронной обработки данных IBM» в лаборатории. [6] [7]
После получения докторской степени Дайхофф изучала электрохимию под руководством Дункана А. Макиннеса в Институте Рокфеллера с 1948 по 1951 год. В 1952 году она переехала в Мэриленд со своей семьей, а позже получила исследовательскую стипендию в Университете Мэриленда (1957–1959), работая над модель химической связи Эллиса Липпинкотта . В Мэриленде она впервые познакомилась с новым высокоскоростным компьютером, моделью IBM 7094. После его окончания в 1960 году она присоединилась к Национальному фонду биомедицинских исследований в качестве заместителя директора (должность, которую она занимала 21 год). [5] В НБРФ она начала работать с Робертом Ледли , дантистом, который получил степень по физике и заинтересовался возможностями применения вычислительных ресурсов для решения биомедицинских проблем. Он является автором одного из первых исследований биомедицинских вычислений «Отчет об использовании компьютера в биологии и медицине». [8] Объединив свой опыт, они опубликовали в 1962 году статью под названием «КОМПРОТЕИН: компьютерная программа для определения первичной структуры белка», в которой описывалась «завершенная компьютерная программа для IBM 7090 », целью которой было преобразование пептидных перевариваний в данные о белковых цепях. Фактически они начали эту работу в 1958 году, но смогли приступить к программированию только в конце 1960 года. [8]
В начале 1960-х годов Дайхофф также сотрудничал с Эллисом Липпинкоттом и Карлом Саганом для разработки термодинамических моделей космохимических систем, включая добиологические планетарные атмосферы. Она разработала компьютерную программу, которая могла рассчитывать равновесные концентрации газов в атмосфере планеты, что позволило изучать атмосферы Венеры, Юпитера и Марса, в дополнение к современной атмосфере и первичной земной атмосфере. С помощью этой программы она исследовала, есть ли в первозданной атмосфере условия, необходимые для зарождения жизни. Хотя она обнаружила, что многочисленные небольшие биологически важные соединения могут появляться без какого-либо специального неравновесного механизма, объясняющего их присутствие, существовали соединения, необходимые для жизни, которых было мало в равновесной модели (например, рибоза, аденин и цитозин). [2]
Дэйхофф также преподавал физиологию и биофизику в Медицинском центре Джорджтаунского университета в течение 13 лет, был членом Американской ассоциации содействия развитию науки и был избран членом совета Международного общества по изучению происхождения жизни в 1980 году после 8 лет работы. членство. Дайхофф также входил в редакционные коллегии трех журналов: DNA , Journal of Molecular Evolution и Computers in Biology and Medicine . [2]
В 1966 году Дайхофф впервые применил компьютеры для сравнения последовательностей белков и реконструкции их эволюционной истории на основе выравнивания последовательностей . Для выполнения этой работы она создала однобуквенный код аминокислот , чтобы минимизировать размер файла данных для каждой последовательности. Эта работа, написанная в соавторстве с Ричардом Экком, стала первым применением компьютеров для вывода филогении на основе молекулярных последовательностей. Это была первая реконструкция филогении ( эволюционного дерева ) с помощью компьютеров на основе молекулярных последовательностей с использованием метода максимальной экономии . В последующие годы она применила эти методы для изучения ряда молекулярных взаимосвязей, таких как каталитическая цепь и бычья циклическая АМФ-зависимая протеинкиназа, а также продукт гена src вирусов птичьей саркомы Рауса и Молони; антитромбин-III, альфа-антитрипсин и овальбумин; эпидермальный фактор роста и легкая цепь фактора свертывания крови X; и аполипопротеины AI, A-II, CI и C-III. [2]
На основе этой работы Дайхофф и ее коллеги разработали набор матриц замен, названных PAM ( Процент принятой мутации), MDM (Матрица данных о мутациях) или Матрица Дайхоффа. Они получены в результате глобального выравнивания близкородственных белковых последовательностей. Идентификационный номер, включенный в матрицу (например, PAM40, PAM100), относится к эволюционному расстоянию; большие числа соответствуют большим расстояниям. Матрицы, использующие большие эволюционные расстояния, экстраполируются из матриц, используемых для меньших. [9] Чтобы создать матрицу Дейхоффа, пары выровненных аминокислот в проверенном выравнивании используются для построения матрицы подсчета, которая затем используется для оценки матрицы мутаций в 1 PAM (считается эволюционной единицей). На основе этой матрицы мутаций можно построить оценочную матрицу Дайхоффа. Наряду с моделью событий удаления, выравнивания, созданные этими методами, можно использовать в итеративном процессе для построения новых матриц подсчета до сходимости. [10]
Одним из наиболее важных вкладов Дэйхофф в биоинформатику стал ее «Атлас последовательности и структуры белков» , книга, в которой описаны все известные белковые последовательности (всего 65), которую она опубликовала в 1965 году. [11] В этой книге опубликована вырожденная кодировка аминокислот. Впоследствии оно было переиздано в нескольких изданиях. Это привело к созданию базы данных белковых последовательностей Protein Information Resource , первой онлайн-системы баз данных, к которой можно было получить доступ по телефонной линии и которую можно было запросить с помощью удаленных компьютеров. [12] С тех пор книгу процитировали почти 4500 раз. [2] Это и параллельные усилия Уолтера Гоада , которые привели к созданию базы данных последовательностей нуклеиновых кислот GenBank, являются двумя источниками современных баз данных молекулярных последовательностей. Атлас был организован генными семьями , и она считается пионером в их признании. Определение Фредериком Сэнгером первой полной аминокислотной последовательности белка (инсулина) в 1955 году побудило ряд исследователей секвенировать различные белки разных видов. В начале 1960-х годов была разработана теория, согласно которой небольшие различия между гомологичными белковыми последовательностями (последовательностями с высокой вероятностью общего происхождения) могут указывать на процесс и скорость эволюционных изменений на молекулярном уровне. Идея о том, что такой молекулярный анализ может помочь ученым расшифровать закономерности эволюции организмов, была формализована в опубликованных статьях Эмиля Цукеркандла и Лайнуса Полинга в 1962 и 1965 годах.
Дейхоффа аминокислот Таблица кодировки
| Аминокислоты | 1-буквенный код | 3-буквенный код | Свойство | Дайхофф |
|---|---|---|---|---|
| Цистеин | С | Цис | Полимеризация серы | а |
| Глицин , Серин , Треонин , Аланин , Пролин | Г, С, Т, А, П | Глай, Сер, Тре, Ала, Про | Маленький | б |
| Аспарагиновая кислота , Глутаминовая кислота , Аспарагин , Глутамин | Д, Э, Н, К | Асп, Глу, Асн, Глн | Кислота и амид | с |
| Аргинин , Гистидин , Лизин | Р, Ч, К | Арг, Его, Лис | Базовый | д |
| Лейцин , Валин , Метионин , Изолейцин | Л, В, М, Я | Леу, Вал, Мет, Иль | гидрофобный | Это |
| Тирозин , Фенилаланин , Триптофан | Д, Ф, Вт | Тир, Фе, Трп | Ароматный | ж |
Дэвид Липман , директор Национального центра биотехнологической информации , назвал Дайхоффа «матерью и отцом биоинформатики». [13]
Брак и семья [ править ]
Мужем Дайхоффа был Эдвард С. Дейхофф, физик-экспериментатор, работавший с магнитным резонансом и лазерами. [14] У них было две дочери, которые также являются учеными, Рут и Джудит. [15]
Джудит Дэйхофф имеет докторскую степень по математической биофизике Пенсильванского университета и является автором книги « Архитектура нейронных сетей: введение» и соавтором книги «Нейронные сети и распознавание образов» . [15] [16] [17] [18]
Рут Дэйхофф окончила с отличием математику в Университете Мэриленда и сосредоточилась на медицинской информатике, одновременно получая степень доктора медицины в Медицинской школе Джорджтаунского университета . [14] Во время учебы в медицинской школе она вместе со своей матерью стала соавтором статьи и главы в «Атласе последовательности и структуры белков» , в которых описывалась новый способ измерения того, насколько тесно связаны между собой белки. [14] Ее муж Винсент Брэнниган — почетный профессор права и технологий инженерного факультета Университета Мэриленда. Рут была одним из основателей Американского колледжа медицинской информатики . Она была пионером в интеграции медицинской визуализации и изобрела систему визуализации Vista . Она была выбрана для участия в проекте Национальной медицинской библиотеки о 200 женщинах-врачах, которые «изменили лицо медицины». [14] Она является директором отдела цифровой визуализации в медицине Министерства по делам ветеранов США . [5]
Дальнейшая жизнь [ править ]
Дайхоффа Атлас стал образцом для многих незаменимых инструментов в больших объемах биомедицинских исследований, связанных с ДНК или белками. Несмотря на этот значительный вклад, Дайхофф оставался на обочине сообщества секвенаторов. Контракт на управление GenBank (технологией, непосредственно связанной с ее исследованиями), заключенный в начале 1980-х годов НИЗ, достался Уолтеру Гоуду из Национальной лаборатории Лос-Аламоса . Причина такого отношения была неизвестна: теории варьировались от сексизма до конфликта ценностей с экспериментальным научным сообществом. [19] Несмотря на успех Атласа Дейхоффа , ученые-экспериментаторы и исследователи считали полученную ими информацию о последовательностях очень ценной и часто неохотно представляли ее в такую общедоступную базу данных. [20]
В течение последних нескольких лет своей жизни она сосредоточилась на получении стабильного, адекватного и долгосрочного финансирования для поддержки и дальнейшего развития своего информационного ресурса по белкам . Она представила себе онлайн-систему компьютерных программ и баз данных, доступную ученым всего мира, для идентификации белка по данным последовательности или аминокислотного состава, для прогнозирования на основе последовательностей и для просмотра известной информации. Менее чем за неделю до своей смерти она подала в Отдел исследовательских ресурсов НИЗ предложение о ресурсе для идентификации белка. После ее смерти ее коллеги работали над тем, чтобы воплотить ее видение в жизнь, и к середине 1984 года база данных белков была полностью работоспособна. [2]
Дайхофф умер от сердечного приступа в возрасте 57 лет 5 февраля 1983 года. [3] После ее смерти в 1984 году после ее смерти в 1984 году был создан фонд для вручения Премии Маргарет О. Дэйхофф , одной из высших национальных наград в области биофизики. Награда вручается женщине, которая «подает большие надежды или достигла выдающегося положения на ранних этапах карьеры в области биофизических исследований в рамках компетенции и интересов Биофизического общества». [21] Он представлен на ежегодном собрании Биофизического общества и включает гонорар в размере 2000 долларов.
У нее остался муж Эдвард С. Дэйхофф из Силвер-Спринг; две дочери, Рут Э. Дэйхофф Брэнниган из Колледж-Парка и Джудит Э. Дэйхофф из Силвер-Спринг, и ее отец Кеннет В. Окли из Силвер-Спринг. [5]
Ее плодотворный вклад как матери науки биоинформатики, которая сейчас обычно используется как часть процесса присвоения названий бактериям, был отмечен тем, что в 2020 году в ее честь была названа бактерия Enemella dayhoffiae . [22]
Ссылки [ править ]
- ^ Хант, Лоис Т. (1983). «Маргарет О. Дайхофф 1925–1983». ДНК и клеточная биология . 2 (2): 97–98. дои : 10.1089/dna.1983.2.97 . ISSN 0198-0238 . ПМИД 6347589 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Это ж «Маргарет Окли Дэйхофф 1925–1983». Бюллетень математической биологии . 46 (4): 467–472. 1 июля 1984 г. doi : 10.1007/BF02459497 . ISSN 0092-8240 . S2CID 189887501 .
- ^ Перейти обратно: а б Виндзор, Лаура Линн (1 января 2002 г.). Женщины в медицине: Энциклопедия . АВС-КЛИО. ISBN 978-1-57607-392-6 .
- ^ «Американская национальная биография онлайн» . www.anb.org . Архивировано из оригинала 24 апреля 2020 года . Проверено 16 марта 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «Умерла биомедицинский исследователь Маргарет Дэйхофф» . Вашингтон Пост . 8 февраля 1983 г. ISSN 0190-8286 . Архивировано из оригинала 28 марта 2021 года . Проверено 20 октября 2016 г.
- ^ Ноябрь, Джозеф А. (22 мая 2012 г.). Биомедицинские вычисления: оцифровка жизни в США . Джу Пресс. ISBN 978-1-4214-0665-7 .
- ^ Кравиц, Элеонора (1949). «Научная лаборатория Ватсона» . Колумбийский инженерный ежеквартальный журнал . Архивировано из оригинала 23 мая 2019 года . Проверено 11 августа 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Маргарет Дэйхофф, основательница области биоинформатики | Блог OpenHelix» . blog.openhelix.eu . Архивировано из оригинала 30 марта 2019 года . Проверено 20 октября 2016 г.
- ^ «Матрицы замены» . arep.med.harvard.edu . Архивировано из оригинала 30 января 1998 года . Проверено 22 октября 2016 г.
- ^ «Как вычислить мутации и матрицы Дайхоффа» . www.biorecipes.com . Архивировано из оригинала 27 ноября 2005 года . Проверено 22 октября 2016 г.
- ^ «МАРГАРЕТ ОУКЛИ ДЕЙХОФФ, 57 лет; ЭКСПЕРТ ПО БЕЛКОВЫМ СТРУКТУРАМ» . Нью-Йорк Таймс . 9 февраля 1983 г. ISSN 0362-4331 . Архивировано из оригинала 28 августа 2017 года . Проверено 16 марта 2016 г.
- ^ «Оукли Маргарет Дэйхофф | Биографическое резюме» . www.whatisbiotechnology.org . Архивировано из оригинала 8 января 2018 года . Проверено 20 октября 2016 г.
- ^ Муди, Глин (2004). Цифровой код жизни: как биоинформатика совершает революцию в науке, медицине и бизнесе . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-32788-2 .
- ^ Перейти обратно: а б с д «Изменение лица медицины | Доктор Рут Э. Дайхофф» . www.nlm.nih.gov . Архивировано из оригинала 13 мая 2016 года . Проверено 20 октября 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б Леви, Рэйчел (7 марта 2013 г.). «Маргарет и Рут Дэйхофф» . Бабушка получила STEM . Архивировано из оригинала 19 октября 2016 года . Проверено 20 октября 2016 г.
- ^ Джудит Дэйхофф в проекте «Математическая генеалогия»
- ^ Дайхофф, Джудит Э. (1990). Архитектуры нейронных сетей: введение . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд. ISBN 978-0442207441 .
- ^ Дайхофф, Джудит (1998). Омидвар, Омид (ред.). Нейронные сети и распознавание образов . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. ISBN 978-0125264204 .
- ^ Штрассер, Бруно Дж. (24 декабря 2009 г.). «Сбор, сравнение и вычисление последовательностей: создание Атласа последовательности и структуры белка Маргарет О. Дейхофф, 1954–1965». Журнал истории биологии . 43 (4): 623–660. CiteSeerX 10.1.1.468.3568 . дои : 10.1007/s10739-009-9221-0 . ПМИД 20665074 . S2CID 26875366 .
- ^ Штрассер, Бруно Дж. (17 сентября 2012 г.). «Дэйхофф, Маргарет Окли». Энциклопедия наук о жизни . дои : 10.1002/9780470015902.a0023939 . ISBN 978-0470016176 .
- ^ Общество, Биофиз. «Награды общества» . www.biophysicals.org . Архивировано из оригинала 28 октября 2016 года . Проверено 20 октября 2016 г.
- ^ Бернард, Кэтрин А.; Бурдз, Тамара; Пачеко, Ана Луиза; Вибе, Дебора; Патель, Ниша Б.; Лоусон, Пол А.; Доминго, Марк-Кристиан; Лонгтин, Жан; Бернье, Анн-МариYR 2020 (2020). «Enemella gen. nov., Enemella evansiae sp. nov., Enemella dayhoffiae sp. nov. и Parenemella Santibonifatiensis gen. nov., sp. nov., новые таксоны, относящиеся к семейству Propionibacteriaceae и полученные из клинических образцов человека» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 70 (11): 5676–5685. дои : 10.1099/ijsem.0.004461 . ISSN 1466-5034 . ПМИД 32931407 . S2CID 221746188 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
Внешние ссылки [ править ]
- Фотография Маргарет Окли Дэйхофф, ок. 1980. Принадлежит ее дочери Рут Э. Дэйхофф, доктору медицины. Доступна Национальной медицинской библиотекой.
- Профиль и фотографии Маргарет О. Дайхофф в проекте «Бабушка получила STEM». Информация предоставлена проекту зятем Маргарет Дэйхофф Винсентом, мужем Рут Э. Дэйхофф. Также содержит биографические сведения о потомках.
- Бэби Джозеф и Врунда М. Наир. 2012 Женщина-новатор в области биоинформатики: доктор Маргарет Окли Дэйхофф. Адв Био Тех: 12 (01) 32–34
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| академики | |
| Люди | |
| Другой | |
- 1925 рождений
- 1983 смертей
- Выпускники Колумбийской высшей школы искусств и наук
- Американские биоинформатики
- Американские женщины-биохимики
- Американские физико-химики
- Американские женщины-компьютерщики
- Американские ученые-компьютерщики
- Женщины-биологи-эволюционисты
- Вычислительные химики
- Американские женщины-учёные XX века
- Выпускники Нью-Йоркского университета
- факультет Джорджтаунского университета
- Президенты Биофизического общества
- Американские химики 20-го века