Роберт Брюс Меррифилд

Роберт Брюс Меррифилд ( англ. Robert Bruce Merrifield , * 15 июля 1921, Форт-Уэрт, Техас - ? 14 мая 2006, Кресскилл, Нью-Джерси) - американский биохимик, лауреат Нобелевской премии по химии 1984 за предложенную им методологию химического синтеза на твердых матрицах.

1. Биография

Американский биохимик Роберт Брюс Меррифилд родился в Форт-Уэрт (штат Техас). Он был единственным сыном в семье Лоурен (Льюкас) Меррифилд и Джорджа Меррифилд. За два года после его рождения семья Меррифилд переехала в Калифорнии и в период Великой депрессии 30-х гг продолжала часто переезжать с места на место, потому что отец Меррифилд (продавец мебели) постоянно искал работу. Меррифилд однажды подсчитал, что он посещал около 40 школ, прежде чем его семья осела в Монтебелло (штат Калифорния). Здесь, учась в средней школе, будущий ученый заинтересовался химией. Здесь же он, занимаясь в школьном астрономическом клубе, сконструировал небольшой телескоп.

Окончив в 1938 г. среднюю школу, Меррифилд поступил в Джуниор-колледжа в Пасадене, но в следующем году перешел в Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, где начал изучать химию. Одновременно он подрабатывал в лаборатории Макса Данна, где в это время синтезировали дегидроксифенилаланин - аминокислоту, которая участвует в передаче нервных импульсов и применяется для лечения болезни Паркинсона. Получив в Калифорнийском университете в 1943 г. степень бакалавра, Меррифилд течение года работал химиком в Научно-исследовательском фонде Филиппа Р. Парка, а затем снова вернулся в университет. Стипендия от "Анхейзер-Буш инкорпорейшн" позволила ему продолжить обучение: Меррифилд поступил в аспирантуру. Позже, работая ассистентом-исследователем в медицинской школе Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе ( 1948 - 1949), Меррифилд изучал дрожжевые пуринов и пиримидинов и разработал систему биологического анализа для проверки того, как они способствуют росту бактерий. (Пуринов и пиримидинов представляют собой циклические азотные органические основания, входящие в состав биологически важных соединений - таких, как нуклеотиды и нуклеиновые кислоты). После того как в 1949 г. Меррифилд была присуждена докторская степень по химии, он был назначен ассистентом-биохимиком в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (теперь это Рокфеллеровского университета) в Нью-Йорке. В этом институте ученый оставался до конца своей научной карьеры. Он стал здесь научным сотрудником ( 1953), затем адъюнкт-профессором ( 1958) и, наконец, полным профессором ( 1966).

2. Научная деятельность

В 1953 г. Меррифилд занялся химией белков. "Белки - это ключевые компоненты всех живых организмов, - объяснял он впоследствии. - Все ферменты, которые являются катализаторами биологических реакций, и многие из гормонов, которые регулируют - белки. Если мы хотим понять и научиться контролировать то, что происходит в организме, мы должны прежде всего узнать состав, структуру и функции каждого отдельно взятого белка ".

В 1959 г. Меррифилд записал в своем исследовательском блокноте: "Нужен быстрый, количественный, автоматизированный метод синтеза длинных пептидных цепей". Он исходил из того, что если первая аминокислота формируется нерастворимым носителем, то нежелательные побочные продукты и реагенты могут вымываться из реакционного сосуда после каждой стадии, а пептид, растет остается при этом незатронутым. Если это так, то конечный выход продукции значительно увеличился бы. А когда процесс синтеза завершится, конечный пептид может быть отделен от своего носителя и очищенный обычными методами. При поддержке Дилуорти Вулли из Рокфеллеровского института Меррифилд посвятил следующие три года разработке совершенного метода синтеза пептида.

Эффективным носителем для первой аминокислоты оказался полимер стирола и дивинилбензола. В 1962 г. Меррифилд сообщил, что в относительно короткий период времени новый метод, названный твердофазным пептидным синтезом, обеспечил большой выход искусственных пептидов - почти 100 процентов предусмотренного количества. Применив этот метод, Меррифилд и его коллеги синтезировали нонапептидний (состоящий из 9 аминокислот) гормон брадикинин - сильнодействующее средство, вызывающее расширение сосудов. Следующим их задачей заключалась в конструировании аппарата, способного автоматизировать пептидный синтез. Работая вместе с помощником Джоном Стюартом в подвале своего дома и при содействии Нилса Джернберга из мастерской по изготовлению аппаратуры при Рокфеллеровском институте, Меррифилд в 1965 г. создал первую работающую модель автоматизированного устройства для твердофазного пептидного синтеза. Это устройство представлял собой контейнер для аминокислот и реагентов - реакционную сосуд с автоматическими впускным и выпускным клапанами и программным механизмом, который регулировал последовательность процесса.

С помощью сконструированного аппарата Меррифилд и его коллеги синтезировали несколько пептидных гормонов, включая брадикинин, окситоцин и ангиотензин (октапептид, который регулирует артериальное давление). Они также получили белок инсулин (содержащая 51 аминокислоту в двух цепях) всего лишь за 20 дней, в то время как раньше этот процесс занимал несколько месяцев. Противники новой технологии жаловались, что полученные с ее помощью пептидные продукты не были чистыми. Признавая, что проблема чистоты существовала с самого начала их работы над исследованием пептидного синтеза, Меррифилд предпочел прагматическом подходе в "использовании наилучших из доступных в наше время ^{[ Когда? ]} методов синтеза, изоляции и характеристики продуктов реакции "." Совершенствование в методах разделения появляются постоянно, - говорил он. - И то, что сегодня кажется недостижимым, завтра может оказаться на удивление простым ". Проблему очистки продукта реакции вскоре помогла решить разработка метода высокоэффективной жидкостной хроматографии.

В 1969 г. вместе с Берндом Гуттен Меррифилд завершил первый успешный синтез фермента рибонуклеазы, встречающийся в природе. Рибонуклеаза, последовательность чередования аминокислот в которой была установлена ​​Станфорда Муром и Уильямом Х. Стайн в 1960 г., была предметом исследований в Рокфеллеровского институте уже более 30 лет. Метод Меррифилд предусматривал осуществление 369 химических реакций и 11931 отдельных стадий, для чего требовалось несколько недель непрерывной работы твердофазного синтезатора.

Разработанная технология Меррифилд твердофазного синтеза, которую ни он сам, ни Рокфеллеровского университет никогда не патентовать, широко применяется в других институтах и ​​коммерческих лабораториях для получения пептидных гормонов, нейропептидов, токсинов, белковых факторов роста, антибиотиков, нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Чаще всего эта технология используется при синтезе пептидов, содержащих до 50 аминокислот.

Жена Меррифилд (в девичестве Элизабет Ферлонг), работавшая в лаборатории ученого в Рокфеллеровском университете, применяла автоматизированную твердофазного технологию, исследуя возможность синтеза белка интерферона. Интерферон, содержит 166 аминокислот, может служить ценным терапевтическим средством для лечения вирусных заболеваний и опухолей.

3. Награды

В 1985 г. Меррифилд был награжден Нобелевской премией по химии за предложенную им методологию химического синтеза на твердых матрицах. "Абсолютно новый подход Меррифилд до органического синтеза создал новые возможности в области пептидной-белковой химии и химии нуклеиновых кислот, - сказал Бендт Линдберг во вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук. - Он в значительной мере стимулирует развитие биохимии, молекулярной биологии, медицины и фармакологии , а также имеет большое практическое значение для разработки новых лекарственных препаратов и для генной инженерии ".

Источники

• Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ. Т. 1. - М.: Прогресс, 1992. 740 с.