Джон Энтони Шеллман

Джон Энтони Шеллман Почетный профессор
Рожденный	24 октября 1924 г. Филадельфия
Умер	16 декабря 2014 г. (16 декабря 2014 г.) (90 лет) Юджин, Орегон
Род занятий	Биофизический химик и академик
Известный	Термодинамика и оптическая спектроскопия биологических макромолекул
Академическое образование
Образование	AB, 1948, Университет Темпл. MA, 1949 г. и доктор философии, 1951 г., оба в Принстонском университете.
Диссертация	Теория диэлектрических свойств льда
Докторантура	Вальтер Каузманн

Джон Энтони Шеллман (24 октября 1924 — 16 декабря 2014) — американский биофизический химик из Университета Орегона , член Национальной академии наук , член Биофизического общества и член Американского физического общества .

Ранняя жизнь и образование

Сын Джона А. и Маргарет Мэри (урожденной Мейсон) Шеллман, Джон Энтони Шеллман родился 24 октября 1924 года в Филадельфии. Его отец, машинист , потерял должность, когда цех, в котором он работал, закрылся во время Великой депрессии . Его отец развозил молоко и яйца в повозке, запряженной лошадьми, а мать пела ирландские баллады за дополнительную плату в тавернах. Шеллману особенно нравилась школьная химия, и, как сообщается, он был близок к тому, чтобы сжечь дом, когда загорелся эксперимент в подвале.

После окончания школы ограниченные финансы его семьи не позволили ему поступить в колледж. Шеллман работал на заводе, затем в лаборатории Филадельфийского газового завода , лаборатории, занимавшейся прикладными исследованиями. он также посещал курсы химии После работы в Университете Темпл . Призванный во время Второй мировой войны , из-за плохого зрения он был признан непригодным к бою и был направлен в армейскую медицинскую лабораторию в больнице Уолтера Рида в Вашингтоне. Он стал заведующим лабораторией.

После службы в армии Шеллман воспользовался льготами по законопроекту о военнослужащих и получил степень бакалавра в Университете Темпл , Фи-бета-каппа , всего за два года, в 1948 году. В 1949 году он получил степень магистра и доктора философии. степень по теоретической химии в 1951 году, оба в Принстонском университете . Его диссертация называлась « Теория диэлектрических свойств льда», и ее консультировал Уолтер Каузманн .

Карьера

Постдокторская стипендия

Первой постдокторской стипендией Шеллмана стала награда Службы общественного здравоохранения США от НИЗ , где Лео Сэмюэлс работал в Медицинской школе Университета Юты , работая над улучшением химических и биологических анализов стероидных гормонов . Хотя он не нашел эту работу интересной, он все еще интересовался белками и перевел свою постдокторскую стажировку в лабораторию Carlsberg в Копенгагене, Дания , вместе с Каем Линдерстрем-Лангом . Он и постдок Билл Харрингтон были первыми, кто показал, что «переходы в разворачивании белков были быстрыми и обратимыми и, следовательно, были реакциями, подходящими для количественного физико-химического анализа», инициировав обратимое сворачивание белков как основную область работы. Шеллман также разработал « оптически-вращательную дисперсию (ORD)» для измерения α-спирали и β-листа . вторичных структур белков

Роберт Л. Болдуин писал:

В 1955 году Джон Шеллман написал статью, оценивающую стабильность α-спирали в водном растворе. Четыре года назад Полинг и Кори предположили, что α-спираль должна быть основной структурной единицей белков, но никто еще не видел α-спирали. Только в 1958 году, когда Кендрю и его коллеги определили структуру первого белка (миоглобина кашалота) с разрешением 0,6 нм, α-спирали стали видны. Так что статья Джона была, мягко говоря, на передовой. Это была также первая современная работа по энергетике сворачивания белков : знаковая статья Каузмана об энергетической важности сокрытия неполярных боковых цепей внутри белков появилась 4 года спустя, в 1959 году.

Последовавшие за этим исследования Шеллмана привели к трем важным открытиям. Во-первых, он «вывел уравнение для анализа того, как количество Н-связей, образующихся между молекулами мочевины в воде, должно меняться при разбавлении концентрированного раствора мочевины», получив результаты измерений, предполагающие, что « пептидная Н-связь должна быть минимально стабильной в воде». Во-вторых, он спросил: «Насколько стабильна одиночная α-спираль в воде?» и «на основании своего исследования пришел к выводу, что одна α-спираль должна иметь предельную стабильность в воде и что длина спирали должна быть критической переменной при определении стабильности спирали». В-третьих, вместе с Харрингтоном он исследовал, как соседняя третичная структура может повлиять на стабильность α-спирали, узнав, «что действительно третичная структура и другие стабилизирующие элементы (такие как межцепочечные связи SS) могут иметь решающее значение в стабилизации отдельных элементов вторичной структуры». глобулярных белков ».

В Копенгагене Шеллман встретил Фрэнсис «Шарлотта» Грин из Сент-Джозефа, штат Миссури , которая была постдоком Калифорнийского технологического института , и они поженились в 1954 году. (Она разработала «мотив Шеллмана», заключающийся в прекращении α-спирали в белках с помощью характерной последовательности.) По словам Болдуина и фон Хиппеля, «их результаты ORD были опубликованы в большом опусе (семь статей о десяти белках) в 1958 году, после того, как они покинули лабораторию Carlsberg».

Должности преподавателей

В 1956 году Шеллман поступил на факультет химического факультета Университета Миннесоты . В 1958 году Шеллманы переехали в Орегонский университет , где он занимал совместные должности доцента на кафедрах химии и Института молекулярной биологии, а она была адъюнкт-профессором. В 1963 году ему было присвоено звание профессора, а в 1990 году он ушел в отставку с звания почетного профессора .

О работе Шеллмана в Орегоне Роберт Болдуин и Питер фон Хиппель писали:

...Джон углубился в проблемы, которые он открыл в лаборатории Carlsberg, и начал анализировать физические свойства ДНК . Он разъяснил основы изучаемых им предметов, особенно кругового дихроизма и энергетики сворачивания белков. В 1962 году Джон и его ученик Патрик Ориэл обнаружили, что переход n-pi* пептидной группы отвечает за эффект Коттона, который используется для измерения образования α-спирали в исследованиях ORD. (В исследованиях CD переход n-pi* отвечает за полосу CD 220 нм, которая используется для измерения содержания α-спирали.) ... В 1970-х годах изучение белковых мутантов стало важным подходом к проблеме сворачивания белков. а Джон и его коллеги разработали методы анализа свойств мутантных белков. Методы Джона широко использовались как в равновесных исследованиях влияния мутаций на стабильность белков, так и в кинетических исследованиях того, как мутации влияют на скорость сворачивания белков.

В специальном выпуске журнала «Биофизическая химия» после выхода Шелмана на пенсию в 2002 году Хун Цянь, Джеймс Хофрихтер и Роберт Л. Болдуин написали, что его научная карьера «шла параллельно с развитием биофизической химии». Ссылаясь на его «знаковую статью о стабильности α-спирали в 1955 году», а также на его исследования и преподавание, они прокомментировали его работу в традициях Линдерстрем-Ланга с его женой Шарлоттой. Они писали, что он «сыграл важную роль в выдвижении строгости и методологии физической химии (да, включая физику, математику и спектроскопию!) в центральное место биохимии и молекулярной биологии. Важной характеристикой работы Джона является интеграция теоретического анализа с экспериментальным». измерение».

Коллега Хенрик Айзенберг писал, что исследования Шеллмана были сильны «в изучении биологических макромолекул, белков и нуклеиновых кислот с точки зрения их взаимодействия с большими и малыми молекулами, растворителями и растворенными веществами, иногда в «перенаселенных» средах, имитирующих биологические среды». Айзенберг сказал, что вклад Шеллмана включал в себя «флуктуации и отношения связей в макромолекулярных растворах w25x, простую модель сольватации в смешанных растворителях w26x, связь между свободной энергией взаимодействия и связывания w27x и термодинамику обмена растворителя w28x».

Избранные публикации

• Шеллман, Джон А. (1 июля 2003 г.). «Стабильность белка в смешанных растворителях: баланс контактного взаимодействия и исключенного объема» . Биофизический журнал . 85 (1): 108–125. Бибкод : 2003BpJ....85..108S . дои : 10.1016/S0006-3495(03)74459-2 . ISSN   0006-3495 . ПМК   1303070 . ПМИД   12829469 .

• Чакрабартти, Авиджит; Шеллман, Джон А.; Болдуин, Роберт Л. (июнь 1991 г.). «Большие различия в склонности аланина и глицина к спирали» . Природа . 351 (6327): 586–588. Бибкод : 1991Natur.351..586C . дои : 10.1038/351586a0 . ISSN   1476-4687 . ПМИД   2046766 . S2CID   4324047 .

• Бектель, Уэйн Дж.; Шеллман, Джон А. (ноябрь 1987 г.). «Кривые стабильности белков» . Биополимеры . 26 (11): 1859–1877. дои : 10.1002/bip.360261104 . ISSN   0006-3525 . ПМИД   3689874 . S2CID   5160255 .

• Шеллман, Джон А. (апрель 1987 г.). «Селективное связывание и денатурация растворителя» . Биополимеры . 26 (4): 549–559. дои : 10.1002/bip.360260408 . ISSN   0006-3525 . ПМИД   3567326 . S2CID   36875587 .

• Шеллман, Джон А. (май 1978 г.). «Денатурация растворителя» . Биополимеры . 17 (5): 1305–1322. дои : 10.1002/bip.1978.360170515 . ISSN   0006-3525 . S2CID   221463468 .

• Госул, Леонард К.; Шеллман, Джон А. (25 мая 1978 г.). «Конденсация ДНК с полиаминами: I. Спектроскопические исследования» . Журнал молекулярной биологии . 121 (3): 311–326. дои : 10.1016/0022-2836(78)90366-2 . ISSN   0022-2836 . ПМИД   671540 .

• Госул, Леонард К.; Шеллман, Джон А. (25 мая 1978 г.). «Конденсация ДНК с полиаминами: I. Спектроскопические исследования» . Журнал молекулярной биологии . 121 (3): 311–326. дои : 10.1016/0022-2836(78)90366-2 . ISSN   0022-2836 . ПМИД   671540 .

• Госул, Леонард К.; Шеллман, Джон А. (январь 1976 г.). «Компактная форма ДНК, индуцированная спермидином» . Природа . 259 (5541): 333–335. Бибкод : 1976Natur.259..333G . дои : 10.1038/259333a0 . ISSN   1476-4687 . ПМИД   1250371 . S2CID   4159793 .

• Шеллман, Джон А. (май 1975 г.). «Макромолекулярное связывание» . Биополимеры . 14 (5): 999–1018. дои : 10.1002/bip.1975.360140509 . ISSN   0006-3525 . S2CID   221464222 .

• Шеллман, Джон А. (1 июня 1975 г.). «Круговой дихроизм и оптическое вращение» . Химические обзоры . 75 (3): 323–331. дои : 10.1021/cr60295a004 . ISSN   0009-2665 .
• Шеллман, Дж. А.; Харрингтон, ВФ (1956). «Доказательства нестабильности пептидных структур с водородными связями в воде, основанные на исследованиях рибонуклеазы и окисленной рибонуклеазы. Comptes Rendus des Travaux du Laboratoire Carlsberg » . Серия «Шимик» . 30 (3): 21–43. PMID   13343781 – через Europe PMC.

Награды, почести

• 1959–1963 Товарищ Слоана
• 1962–1967 Исследовательский отдел BBC НИЗ.
• 1969–1970 научный сотрудник Гуггенхайма , факультет химической физики, Институт Вейцмана , Реховот, Израиль.

• 1982 г. избран членом Национальной академии наук.
• 1983 года Член Американского физического общества , награжден за применение строгой физической теории и разработку новых экспериментальных методов для улучшения нашего понимания структуры и поведения биологических макромолекул, особенно белков и нуклеиновых кислот .

• 1983 Член Американской академии искусств и наук.
• 1983 г. — почетный доктор Университета Чалмерса , Швеция.

• 1986 Профессорство в честь 150-летия Чалмерса, Университет Чалмерса, Гетеборг, Швеция
• 1990 г. Почетный доктор Падуанского университета , Италия.
• 2001 г., сотрудник Биофизического общества.