Jump to content

Эдвард Трифонов

Эдуард Николаевич Трифонов
Рожденный 31 марта 1937 г. ( 1937-03-31 ) ( 87 лет)
Национальность Израильский
Альма-матер Московский физико-технический институт
Известный Периодичность ДНК, ДНК кривизна нуклеосом , расположение , структура белка , молекулярная эволюция
Научная карьера
Поля Биоинформатика , геномика , молекулярная биофизика , протеомика
Учреждения Московский физико-технический институт
I. V. Kurchatov Institute of Atomic Energy
Научный институт Вейцмана
Университет Хайфы
Докторантура Yuri Semenovich Lazurkin
Докторанты Хайме Лагунес

Эдуард Николаевич Трифонов ( иврит : אדוארד טריפונוב , русский : Эдуапд Тпифонов российского происхождения ; род. 31 марта 1937) — израильский молекулярный биофизик и основатель израильской биоинформатики . В своих исследованиях он специализируется на распознавании слабых сигналов в биологических последовательностях и известен своими неортодоксальными научными методами.

Он открыл периодичность 3-х и 10-х пар оснований в последовательностях ДНК, а также правила, определяющие кривизну молекул ДНК и их изгиб внутри нуклеосом . Трифонов представил множество новых кодов биологических последовательностей и модульной структуры белков . Он предложил абиогенную теорию происхождения жизни и молекулярной эволюции от отдельных нуклеотидов и аминокислот до современных ДНК и последовательностей белков .

Биография

[ редактировать ]

Трифонов родился в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург ), СССР, в 1937 году. Его воспитывали мать Рива и отчим Николай Николаевич Трифонов. В школьные годы он увлекся медициной и физикой . [1] В результате он уехал изучать биофизику в Москву. Свою научную деятельность начал в СССР . В 1976 году совершил алию (иммигрировал как еврей) в Израиль . [2] Его образец для подражания Грегор Мендель . [1] [3]

Образование и научная карьера

[ редактировать ]
С отказниками и Андреем Сахаровым до 1976 года.

Трифонов окончил [4] В 1961 году получил степень доктора биофизики в Московском физико-техническом институте и в 1970 году получил там степень доктора молекулярной биофизики. С 1961 по 1964 год работал научным сотрудником в Московском физико-техническом институте. Затем перешел на биологический факультет Московского физико-технического института в 1961 году. Курчатова в Москве, где пробыл до 1975 года. После иммиграции в Израиль он поступил на работу в отдел исследований полимеров Научного института Вейцмана в качестве доцента. Он работал там с 1976 по 1991 год, а затем перешел на кафедру структурной биологии в качестве профессора в 1992 году. В 2003 году он был назначен почетным профессором . В это время он также возглавлял Центр структуры и эволюции генома института. доктора молекулярных наук в Пало-Альто, Калифорния (1992–1995).

Трифонов возглавляет Центр разнообразия геномов Института эволюции Хайфского университета в Израиле с 2002 года и профессор Университета Масарика в Брно , Чехия, с 2007 года.

Членство в научных обществах

  • Биохимическое общество СССР (1970).
  • Израильский национальный комитет CODATA (1987 г.)
  • Международное общество молекулярной эволюции (1993)
  • Международное общество генной терапии и молекулярной биологии (1997)

Редакционные и консультативные советы

  • Редактор разделов микробиологии и биохимии российского журнала «Биологические рефераты» (1970–1975).
  • Редактор журнала биомолекулярной структуры и динамики (1988–1995)
  • Редакционная коллегия и заместитель редактора Journal of Molecular Evolution (1993–2004).
  • Ученый совет Коллегии Иудеи и Самарии ( Кедумим - Ариэль , Западный Берег) (1994–1999)
  • Редколлегия журнала «Генная терапия и молекулярная биология» (с 1997 г.).
  • Редакционная коллегия журнала OMICS Journal of Integrative Biology (с 2006 г.)
  • Редакционно-консультативный совет журнала «Биомолекулярная структура и динамика » (с 2010 г.)

Исследовать

[ редактировать ]

В начале своей научной карьеры Трифонов изучал характеристики ДНК биофизическими методами. После переезда в Израиль в 1976 году он переключился на биоинформатику и основал первую исследовательскую группу по этой дисциплине в стране. [2] Он известен своим новаторским пониманием мира биологических последовательностей . [5]

Области исследований

[ редактировать ]

Периодичность в биологических последовательностях

[ редактировать ]

Трифонов был пионером в применении методов цифровой обработки сигналов к биологическим последовательностям. В 1980 году он и Джоэл Сассман использовали автокорреляцию для анализа хроматина . последовательностей ДНК [6] Они были первыми, кто обнаружил два периодических паттерна в последовательностях ДНК, а именно периодичность 3 п.о. и 10-11 п.о. (10,4). [7]

Структура хроматина

[ редактировать ]

С начала своей израильской научной деятельности Трифонов занимается изучением структуры хроматина . [8] исследование того, как определенные сегменты ДНК упакованы внутри клеток в комплексы белок-ДНК, называемые нуклеосомами . В нуклеосоме ДНК наматывается вокруг гистонового белкового компонента. Принцип этой обмотки (и, следовательно, правила определения положения нуклеосом) не был известен в начале 1980-х годов, хотя множество моделей . было предложено [9] В их число вошли

  • «Шарнирная» модель: молекула ДНК предполагалась как жесткая стержнеобразная структура, прерванная резкими изломами (до 90°), причем прямых участков кратна 10 п.н. длина
  • «Изотропная» модель: молекула ДНК плавно изогнута по своей длине с одинаковым углом между всеми двумя парами оснований .
  • Модель «мини-перегибов»: аналогична шарнирной модели, но с более плавными изломами через каждые 5 пар оснований .

Трифонов поддержал концепцию плавного изгиба ДНК. [10] Однако он предположил, что углы между парами оснований не равны, а их размер зависит от конкретных соседних пар оснований, что представляет собой «анизотропную» или «клиновую» модель.

Эта модель была основана на работах Трифонова и Джоэла Сассмана, которые показали [11] в 1980 году некоторые из динуклеотидов ( нуклеотидных димеров ) часто располагаются на регулярных (периодических) расстояниях друг от друга в хроматиновой ДНК. Это было прорывное открытие [11] инициируя поиск последовательностей в ДНК хроматина. Они также отметили, что эти динуклеотиды повторяются с тем же периодом, что и предполагаемый шаг (длина одного повтора спирали ДНК) хроматиновой ДНК (10,4 п.н. ).

Так, в своей модели клина Трифонов предположил, что каждая комбинация соседних пар оснований образует определенный угол (специфичный для этих пар оснований). Он назвал эту особенность кривизной. [12] Более того, он предположил, что помимо кривизны каждая ступенька пары оснований может деформироваться в разной степени, будучи связанной с октамером гистона , и назвал это изгибом. [13] Эти две особенности ДНК, присутствующие в нуклеосомах – кривизна и изгиб , теперь считаются основными факторами, играющими роль в позиционировании нуклеосом. [14] : 41  Периодичность других динуклеотидов была позже подтверждена Александром Большим и сотрудниками. [15] Наконец, идеальная последовательность нуклеосомной ДНК была получена в 2009 году Габданком, Барашем и Трифоновым. [16] Предложенная последовательность CGRAAATTTYCG (R означает пурин : A или G, Y означает пиримидин : C или T) отражает предпочтительный порядок динуклеотидов в последовательности нуклеосомной ДНК. Однако эти выводы оспариваются некоторыми учёными. [17]

Еще одним вопросом, тесно связанным со структурой хроматина, на который пытался ответить Трифонов, была длина спирального повтора (витка) ДНК внутри нуклеосом. [14] : 42  Известно, что в свободной ДНК (т.е. ДНК, не входящей в состав нуклеосомы) спираль ДНК закручивается на 360° примерно за п.н. 10,5 В 1979 году Трифонов и Томас Беттекен оценили [18] длина повтора нуклеосомной ДНК составляет п.н. 10,33–10,4 значение было окончательно подтверждено и уточнено до 10,4 п.н. кристаллографическим Это анализом в 2006 году. [19]

Множественные генетические коды

[ редактировать ]

Трифонов выступает за [20] : 4  представление о том, что биологические последовательности несут множество кодов, противоречащих общепризнанному одному генетическому коду (кодирующему порядку аминокислот ). Он также был первым, кто продемонстрировал [21] присутствует несколько кодов что в ДНК . Он указывает, что даже так называемая некодирующая ДНК имеет функцию, т.е. содержит коды, хотя и отличные от триплетного кода .

Трифонов признает [20] : 5–10  специфические коды в ДНК , РНК и белках :

  1. в последовательностях ДНК
    код хроматина ( Трифонов 1980 )
    представляет собой набор правил, отвечающих за расположение нуклеосом.
  2. в последовательностях РНК
    Код трансляции РНК в белок ( триплетный код )
    Каждый триплет в последовательности РНК соответствует ( транслируется ) определенной аминокислоте .
    код сращивания
    — код, отвечающий за сплайсинг РНК ; еще плохо идентифицированы.
    код кадрирования ( Трифонов 1987 )
    Консенсусной последовательностью мРНК является (GCU) n , которая комплементарна (xxC) n в рибосомах .
    Он поддерживает правильную рамку считывания во время мРНК трансляции .
    код приостановки перевода ( Махул и Трифонов 2002 )
    Кластеры редких кодонов расположены на расстоянии 150 п.н. друг от друга.
    Время трансляции этих кодонов больше, чем у их синонимичных свежесинтезированного сегмента белка аналогов, что замедляет процесс трансляции и, таким образом, дает время для правильной складки .
  3. в белковых последовательностях
    код сворачивания белка ( Березовский, Гросберг и Трифонов 2000 )
    Белки состоят из модулей.
    Вновь синтезированный белок сворачивается модуль за модулем, а не целиком.
  4. коды быстрой адаптации ( Трифонов 1989 )
  5. коды эволюционного прошлого
    двоичный код ( Трифонов 2006 )
    произошли остальные кодоны Первыми древними кодонами были GGC и GCC, от которых в результате серии точечных мутаций . Сегодня мы можем видеть это в современных генах как «мини-гены», содержащие пурин в средней позиции кодонов, чередующиеся с сегментами, имеющими пиримидин в средних нуклеотидах .
    код сегментации генома ( Колкер и Трифонов 1995 )
    Метионины имеют тенденцию встречаться каждые 400 пар оснований в современных последовательностях ДНК в результате слияния древних независимых последовательностей.

Коды могут перекрываться [20] : 10  друг друга, так что в одной последовательности ДНК можно идентифицировать до 4 различных кодов (в частности, последовательности, входящей в состав нуклеосомы ). По словам Трифонова, другие коды еще предстоит открыть.

Модульная структура белков

[ редактировать ]

Трифонова Концепция белковых модулей пытается решить вопросы эволюции и сворачивания белков . В 2000 году Трифонов вместе с Березовским и Гросбергом учился [22] белковые последовательности и попытались идентифицировать простые последовательные элементы в белках. Они постулировали, что структурно разнообразные замкнутые петли из 25–30 аминокислотных остатков являются универсальными строительными блоками белковых складок.

Они предположили, что в начале эволюции существовали короткие полипептидные цепи , которые позже образовали эти замкнутые петли. Они предполагали [23] что структура петель обеспечивала большую стабильность последовательности и, таким образом, имела преимущество в эволюции. Современные белки, вероятно, представляют собой группу замкнутых петель, слитых вместе.

Чтобы проследить эволюцию последовательностей, Трифонов и Захария Френкель ввели [24] [25] концепция белковых пространства последовательностей , основанная на белковых модулях. Это сетевое последовательности расположение фрагментов длиной 20 аминокислот, полученных из коллекции полностью секвенированных геномов . Каждый фрагмент представлен как узел. Два фрагмента с определенной степенью сходства друг с другом соединяются ребром. Этот подход должен позволить определить функцию неохарактеризованных белков.

Модульность белка также может дать ответ на парадокс Левинталя , то есть на вопрос, как белковая последовательность может сворачиваться за очень короткое время. [26]

Молекулярная эволюция и происхождение жизни

[ редактировать ]

В 1996 году Томас Беттекен немецкий генетик заметил [27] : 108  что большинство болезней триплетного расширения можно отнести только к двум триплетам: GCU и GCC, а остальные являются их перестановками или комплементарными аналогами. Он обсудил это открытие со своим другом и коллегой Трифоновым. Трифонов ранее обнаружил, что (GCU) n представляет собой скрытую мРНК консенсусную последовательность . Таким образом, сочетание этих двух фактов привело их к идее, что (GCU) n может отражать структуру древних последовательностей мРНК .

Первые тройки

Поскольку GCU и GCC оказались наиболее расширяемыми (или наиболее «агрессивными») тройками, Трифонов и Беттекен пришли к выводу, что они могут быть первыми двумя кодонами . Их способность быстро расширяться по сравнению с другими тройняшками дала бы им эволюционное преимущество. [28] : 123  Одноточечные мутации этих двоих дали бы начало 14 другим тройкам.

Консенсусный временной порядок аминокислот

Имея предполагаемые первые две тройки, они размышляли, какие аминокислоты появились первыми или, в более общем смысле, в каком порядке появились все протеиногенные аминокислоты . Для решения этого вопроса они прибегли к [27] : 108  трем, по их мнению, наиболее естественным гипотезам:

  1. Самые ранние аминокислоты были химически самыми простыми.
  2. Они будут присутствовать среди продуктов эксперимента Миллера -Юри .
  3. Они будут связаны с более старым из двух известных классов аминоацил-тРНК-синтетаз .

Позже Трифонов собрал еще 101 критерий. [20] : 123  для порядка аминокислот. Каждый критерий можно представить в виде вектора длиной 20 (для 20 основных аминокислот). Трифонов усреднил их и получил предполагаемый временной порядок появления аминокислот, глицин и аланин первыми из которых были .

Результаты и прогнозы

Трифонов развил эти концепции и предложил [27] : 110–115  эти понятия:

Определение жизни

Часть работы Трифонова по молекулярной эволюции — это его цель найти краткое определение жизни . Он собрал [30] 123 определения других авторов. Вместо того, чтобы заниматься логическими или философскими аргументами, он проанализировал словарь существующих определений. Используя подход, близкий к анализу главных компонентов , он вывел общепринятое определение: « Жизнь — это самовоспроизведение с вариациями ». Эта работа получила множество критических замечаний. [31]

Методы и подходы исследования

[ редактировать ]

Сложность лингвистической последовательности

[ редактировать ]

Сложность лингвистической последовательности [32] (LC) — мера, введенная Трифоновым в 1990 году. Она используется для анализа и характеристики биологических последовательностей . LC последовательности определяется как «богатство» ее словаря, т.е. сколько различных подстрок определенной длины присутствует в последовательности.

Терминология

[ редактировать ]

Кривизна ДНК против изгиба ДНК

[ редактировать ]

Трифонов строго различает [14] : 47  между двумя понятиями:

кривизна
свойство свободной ДНК иметь криволинейную форму из-за небольшой разницы в углах между соседними парами оснований.
изгиб
деформация ДНК в результате связывания с белками (например, с октамером гистонов )

Обе эти особенности управляются конкретной последовательностью ДНК .

(Несколько) Генетических кодов

[ редактировать ]

Хотя научное сообщество признает один генетический код , [20] : 4  Трифонов продвигает идею множественных генетических кодов . Он обращается к повторяющимся событиям открытия еще одного «второго» генетического кода.

  1. ^ Перейти обратно: а б Чешское телевидение 2011 .
  2. ^ Перейти обратно: а б Журнал «Интерфейс», 1999 год .
  3. ^ GSGM 2010 .
  4. ^ Трифонов: Резюме .
  5. ^ Награда за выдающееся членство ISBCB .
  6. ^ Трифонов и Сассман 1980 .
  7. ^ Вайдьянатан и Юн 2004 и Попцова 2014 , с. 128
  8. ^ Трифонов: Публикации .
  9. ^ Журкин, Лысов и Иванов 1979 , с. 1081.
  10. ^ Трифонов 1980 , с. 4041.
  11. ^ Перейти обратно: а б Трифонов и Суссман, 1980, цитируется в Cui и Журкин, 2010 , с. 822
  12. ^ Трифонов и Сассман 1980 и Трифонов 1980, цитируется в Cui & Zurkin 2010 , стр. 822 и Трифонов 2011б , с. 41
  13. ^ Охяма 2001 , с. 708.
  14. ^ Перейти обратно: а б с Трифонов 2011б .
  15. ^ Большой и др. 1991 г., цитируется по Перес-Мартин, Рохо и де Лоренцо 1994 , с. 268
  16. ^ Габданк, Бараш и Трифонов 2009, цитируется по Трифонову 2011b , с. 46
  17. ^ Трэверс 2011 , с. 54.
  18. ^ Трифонов и Беттекен 1979, цитируется по Трифонову 2011b , с. 42
  19. ^ Коэним, Трифонов и Каши 2006, цитируется по Трифонову 2011b , с. 42
  20. ^ Перейти обратно: а б с д и Трифонов 2008а .
  21. ^ Трифонов 1980, цитируется по Трифонов 2008a , с. 4
  22. ^ Березовский, Гросберг и Трифонов 2000 .
  23. ^ Трифонов и Березовский 2003 .
  24. ^ Френкель и Трифонов 2007 .
  25. ^ Френкель и Трифонов 2008 .
  26. ^ Березовский и Трифонов 2002 .
  27. ^ Перейти обратно: а б с Трифонов 2006 .
  28. ^ Трифонов 2008б .
  29. ^ Трифонов 1999 .
  30. ^ Трифонов 2011а .
  31. ^ Циммер 2012
    Шостак 2012 г.
    Ди Мауро 2012
    Куна 2012
    Миттал 2012
    Сарма 2012
  32. ^ Trifonov 1990 cited in Troyanskaya et al. 2002 , p. 680
  33. ^ Награда за выдающееся членство ISBCB
    Отчет об 11-м симпозиуме ISBCB
    Домашняя страница ISBCB
  • Трифонов, Эдвард Н. (2006). «Теория ранней молекулярной эволюции: предсказания и подтверждения» . В Эйзенхабере, Франк (ред.). Открытие биомолекулярных механизмов с помощью вычислительной биологии . Спрингер. ISBN  978-0-387-34527-7 . Проверено 22 марта 2012 г.
  • Трифонов, Эдвард Н. (2008a). «Коды биопоследовательностей». В Барбьери, Марчелло (ред.). Коды жизни . Биосемиотика. Том. 1. Спрингер (опубликовано в 2008 г.). стр. 3–14. дои : 10.1007/978-1-4020-6340-4_1 . ISBN  978-1-4020-6339-8 .
  • Попцова, Мария С. (2014). Попцова, Мария С. (ред.). Геномный анализ: современные процедуры и приложения . Норфолк: Caister Academic Press. ISBN  9781908230294 .

Научные статьи

[ редактировать ]

Научные статьи – первоисточники

[ редактировать ]

Веб-сайты

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d8c8d512da9eab2a7ca948fcb82da361__1709320680
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d8/61/d8c8d512da9eab2a7ca948fcb82da361.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Edward Trifonov - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)