路易丝·N·约翰逊,一位具有开创精神的英国分子生物学家,1965年她发现了溶菌酶的结构,开始探索溶菌酶是如何作用于细胞的化学物质、破坏细菌的细胞壁并最终杀死细菌的奥秘,揭示了作为自然催化剂的酶的诸多奥秘;她建议开发同步加速辐射技术用于生物学研究,由此促成了她所倡导的科学进步,在国际上产生了很大的影响。
路易斯·N·约翰逊确定的酶的结构如今已被应用于抗癌药物的设计上
今年9月25日,杰出的分子生物学家路易丝·N·约翰逊(Louise N.Johnson)在她72岁生日的前一天不幸辞世。生前,约翰逊帮助阐述了溶菌酶的各种特性(溶菌酶是一种自然存在于蛋白、人的眼泪、唾液或其他体液中的酶),并与托马斯·布伦德尔(Thomas Blundell)合作撰写了蛋白质结晶学经典教材,现今这一技术常被用来确定药物与蛋白质靶点的相互作用。
生平简介
约翰逊于1940年9月26日出生于英国伍斯特市,在温布尔登女子学校完成高中学业后,在伦敦大学学院攻读物理学,后到皇家研究院就读研究生,1966年获博士学位后在耶鲁大学待了一年时间,1967年在牛津大学任分子生物物理学讲师,1973年任大学教授。1990年继菲利普斯退休后,约翰逊作为分子生物物理学教授、牛津大学基督圣体学院(Corpus Christi college)的教授级研究员,成为大卫·菲利普斯(David Phillips)的继任者。同年,她的工作得到英国皇家学会的认可,被推举进入英国皇家学会。
同是牛津大学基督圣体学院院士和萨默维尔学院荣誉院士的约翰逊,曾多次荣膺各种荣誉和奖项,包括诺华制药和2009年生化学会颁发的奖章。1990年她被推选为英国皇家学会会员,并分别于1998年~2000年和2009年~2011年在英国皇家学会理事会任职。2002年被授予高级英帝国女勋爵士(DBE),并于2011年成为美国国家科学院中一名外籍科学家成员。
1968年,约翰逊与巴基斯坦物理学家阿卜杜勒·萨拉姆(Abdus Salam)结婚,并于1974年与1982年生下儿子奥马尔(Umar)和女儿萨耶达(Sayyeda)。
这是一桩不同寻常的婚姻,此前萨拉姆已有包办婚姻的一位妻子,是他的表妹,并已有三个孩子。萨拉姆于1979年获诺贝尔物理学奖,两位妻子同时出席了斯德哥尔摩的颁奖仪式,瑞典官员将她们分别安排在观众席的不同地方。尽管如此,约翰逊与萨拉姆的婚姻十分幸福,萨拉姆亲密的合作者、物理学家伊夫蒂哈尔·艾哈迈德(Iftikhar Ahmed)回忆说,他们“疯狂地相爱着,我发现他没有比和约翰逊在一起更开心的了。”萨拉姆于1996年去世。
学术生涯
约翰逊以英国皇家学会劳伦斯·布拉格(Lawrence Bragg)与大卫·菲利普斯团队的博士生身份开始她的科学研究生涯。1965年她发现了溶菌酶的结构,是以X射线晶体学破解其结构之谜的第二种蛋白质和第一种酶。她研究探索了溶菌酶如何作用于细胞的化学物质,破坏细菌的细胞壁,并最终杀死细菌的奥秘。
约翰逊在博士论文中描述了N-乙酰氨基葡萄糖的结构,N-乙酰氨基葡萄糖是一种生物聚合物,可抑制溶菌酶的行为,被建议用于治疗自身免疫性疾病。后来,她与弗雷德·理查兹(Fred Richards)和哈尔·威科夫(Hal Wyckoff)一起研究了核糖核酸酶的结构,核糖核酸酶因此成为第三种被破解的蛋白质结构。
1965年在英国皇家学会的一次特别会议上,菲利普斯公布了首个酶的结构:溶菌酶。通过X-射线晶体学精确定义的模型显示了这种酶错综复杂的折叠链,但真正的溶菌酶的大小只有他面前模型的一亿分之一。但那天最令人难忘的一幕是约翰逊的出现,当时她只是一位年轻的研究生。约翰逊描述了这种酶是如何有选择性地裂解细菌细胞壁的多聚糖成分,提出了它的抗菌特性。英国著名细菌学家亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)在20世纪20年代曾首次描述了酶的抗菌特性,但约翰逊的描述则开启了对酶的详细结构和自然催化机制研究的开始。
约翰逊一生奋斗在酶学最前沿,1966年获博士学位后任职耶鲁大学,与著名生物化学家和生物物理学家理查兹一起工作。1967年回到英国后重新加入菲利普斯研究团队,并被任命为牛津大学分子生物物理学教授。
在牛津大学,约翰逊开始了另一项非常具有挑战性的研究项目:糖原质磷酸化酶的结构。经过20多年的研究,她描述了这种酶的结构,并解释了它所起的调控作用。
1990年至2007年,在牛津大学的实验室里,约翰逊领导着一个研究小组对细胞周期调节过程中的蛋白激酶(一种作为催化剂的酶,可对其他蛋白质进行修改并改变其功能)的结构和行为进行了大量的研究,在寻找疾病成因和新药物的设计中做了大量至关重要的工作。
在她的职业生涯中,约翰逊始终站在蛋白质晶体学发展的最前沿,在引进新技术的同时开发新的仪器设备,用以阐述许多复杂的蛋白质结构。
科学影响
1971年,菲利普斯要求约翰逊和汤姆·布伦德尔(Tom Blundell)写一篇关于蛋白质晶体学的评论文章,这是他因故未能如期完成《技术和医学科学评论》月刊的约稿,约翰逊和布伦德尔牺牲了休息日,完成了这篇涉及多学科研究的评论文章。然而编辑只接受该文的结论部分,但建议他们可写成一本教科书,当时已怀孕的约翰逊承担了这部书的一部分内容,此书于1976年出版,并于2006年重版。
出于研究工作的需要,约翰逊建议开发同步加速辐射技术(同步加速器是一种强大的粒子加速器,可产生极强的X射线、红外线和紫外线能量束,用以探测物质的基本结构)用于生物学研究,在国际上产生了很大的影响。约翰逊对物理学的精通其实并不亚于生物学,2003年,出于对物理学技术的兴趣,约翰逊出任钻石光源团队生命科学项目董事一职,成为开发同步加速辐射技术项目的负责人。
同步加速器是一种新的强大的X-射线源,不仅在结构生物学的分子水平上,同时也在提高细胞的X射线成像技术方面,促成了她所倡导的科学进步――这一项目是英国40多年来投资兴建的最重要的大型科研装置――同步加速器于2007年开始正式运行。
约翰逊从没有失去对细胞调节作用的研究兴趣,包括细胞周期中蛋白激酶的作用。她所定义的分子生物学结构不仅为分子和细胞生物学家提供了蛋白激酶调控机制的模型,同时,她的研究成果还指导了目前临床试验中一些抗癌药物的设计。
约翰逊非常关心发展中国家的科学发展,作为第三世界科学院的准成员,她也在其中发挥了作用,特别是对伊朗和巴基斯坦等伊斯兰国家的科学发展,以及对约旦新的同步加速器开发的支持。她是一位慷慨的人,一位好老师,她以一生的努力激励和鼓舞了英国和其他地区的一代结构生物学家,他们将继承她的科学理念,在多学科和国际范围内推动科学的发展。
资料来源 Nature
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