Robert Joseph Payton Williams MBE FRS ( 25. helmikuuta 1926 – 21. maaliskuuta 2015 ) [1] oli englantilainen kemisti, Wadham Collegen kunniajäsen Oxfordissa ja emeritusprofessori Oxfordin yliopistossa [2] .
| Robert Joseph Payton Williams | |
|---|---|
| Robert Joseph Paton Williams | |
| Nimi syntyessään | Englanti Robert Joseph Paton Williams |
| Syntymäaika | 25. helmikuuta 1926 |
| Syntymäpaikka | Wallasey, Cheshire, Iso-Britannia |
| Kuolinpäivämäärä | 21. maaliskuuta 2015 (89-vuotias) |
| Kuoleman paikka | John Radcliffen sairaala Oxfordissa |
| Kansalaisuus | brittiläinen |
| Ammatti | tiedemies, kemisti |
| Isä | Ernest Ivor Williams |
| Äiti | Alice Williams |
| puoliso | Jelly Beukley |
| Lapset |
Tim Williams John Williams |
| Palkinnot ja palkinnot |
Brittiläisen imperiumin ritarikunnan jäsen. (MBE) |
Robert Joseph Payton Williams syntyi Wallaseyssa, Cheshiressä , tullivirkailijan pojaksi. Bob oli toinen neljästä lapsesta. Vuodesta 1931 vuoteen 1937 Bob kävi St. George's Schoolissa Wallaseyssa. Sitten vanhemmat maksoivat lukion opetuksen. Silloin hän alkoi osoittaa suurta kiinnostusta kemiaan. Koulujen loppua kohti Bobia rohkaistiin hakemaan Cambridgeen ja Oxfordiin. Koska hän ei voittanut paikkaa Cambridgessa, hän meni Oxfordiin. Bob Williams tuli Merton Collegeen lokakuussa 1944 [3] . Robert halusi tutkia kemiallisia alkuaineita biologisissa järjestelmissä, mutta ei tiennyt, mistä aloittaa koulutuksen alkuvaiheessa. Ensimmäisen lukukauden lopussa Bob epäili valintaansa ja ajatteli jopa siirtymistä Liverpoolin yliopistoon. Mutta lopulta päätin olla lähtemättä.
Hänen kolmannen vuoden opettajansa oli analyyttinen kemisti, tohtori Harry M. N. Irving. Laboratorion tutkimusaiheena olivat orgaaniset reagenssit, jotka pystyivät erottamaan metalli-ioneja liuoksesta värillisten kompleksien muodossa. Tämä aihe houkutteli Bobia. Kuuden kuukauden kuluessa työn aloittamisesta, pääsiäiseen 1948 mennessä, hän määritti selektiivisyysjärjestyksen orgaanisen reagenssin ditisonin sitoutumiselle metalli-ioneihin, näin:
Mg 2+ < Mn 2+ < Fe 2+ < Co 2+ < Ni 2+ < Zn 2+ < Cu 2+Tämä vakausjärjestys tuli yleisesti tunnetuksi Irving-Williams-sarjana. Irving ja Williams julkaisivat tämän tutkimuksen Nature-lehdessä vuonna 1948. Tämä oli ensimmäinen korkean profiilin työ tiedeyhteisössä, jonka hän ilmoitti itsestään tiedemaailmassa. Seuraavien kahden vuoden aikana työskennellessään Irvingin kanssa Robert pystyi vahvistamaan heidän sarjansa yhteisyyden. [4] [1] Hänen tohtorintyönsä tutkimukset sisältyivät suureen julkaisuun, joka julkaistiin vuonna 1953.
Opintojensa aikana William vieraili Uppsalan yliopiston laboratoriossa professori Arne Tiseliuksen, tunnetun biokemistin ja Nobel-palkitun, laboratoriossa. Siellä hän tapasi myös professori Stig Claesonin. Molemmilla oli kiire kehittää kromatografisia menetelmiä proteiinien erottamiseksi. Bob oli vaikuttunut laboratoriolaitteistosta Oxfordiin verrattuna. Tohtorin tutkinnon jälkeen William aloitti työskentelyn näissä laboratorioissa vuonna 1950. Siellä hän oppi paljon proteiinien puhdistamisesta. Hyvin nopeasti hän kehitti uuden menetelmän molekyylien erottamiseksi kromatografian avulla, jota nykyään kutsutaan gradienttieluutioanalyysiksi. [1] Bob julkaisi ideansa Ruotsissa katsauksen muodossa "Metal Ions in Biological Systems" Biological Reviews -lehdessä vuonna 1953. Tämä herätti monien biologien huomion, joista tuli myöhemmin hänen yhteistyökumppaneitaan. [5]
Vuonna 1955 Bob Williams tuli Wadham Collegeen kemian opettajaksi. Täällä hän ja hänen tiiminsä jatkoivat metalli-ionikompleksien stabiilisuuden tutkimusta. Williams kuvaa yksityiskohtaisesti siirtymäelementtien ensimmäisen sarjan (Mn:stä Zn:ään) orgaanisten ligandien ja ionien muodostamien kompleksien stabiiliutta. Hänen työnsä vahvisti, että sekvenssi on riippumaton ligandin kemiallisesta luonteesta (mutta ligandin epästabiilisuuden merkitys osoitettiin). Artikkelissa käsiteltiin myös elektronisia tekijöitä, jotka ohjaavat tämän sekvenssin taustalla olevien metalli-ionien stabiilisuutta Paulingin ionisten ja kovalenttisten sidosten teorian mukaisesti käyttämällä d-, p- ja s-orbitaalien hybridisaatiota. Pääteltiin, että vuorovaikutukseen tulee sisältyä kovalentin kasvu sarjaa pitkin. Vuodesta 1956 1960-luvun puoliväliin Bob Williams teki tutkimusta epäorgaanisen kemian laboratoriossa opiskelijaryhmien ja tutkimusapulaisten kanssa. Lisätutkimukset ovat keskittyneet monimutkaisten siirtymämetalli-ionien kemiallisiin ominaisuuksiin, joilla tiedetään sitten olevan rooli biologisen energian sieppaamisessa elektronien kuljetuksen kautta. Elektronin siirtyminen riippuu metalli-ionin hapetusasteen muutoksesta. Keskeinen ominaisuus tässä on hapetustilan suhteellinen stabiilisuus tietyssä ympäristössä, jolle on tunnusomaista redox-potentiaalit. Bob analysoi kahden biologisesti tärkeän metallin Fe(III) ja Fe(II) [6] sekä Cu(II) ja Cu(I) [7] redox-potentiaalit. Hän ja hänen opiskelijansa osoittivat, kuinka metalli-ionien kovalentti, koko ja varaus vaikuttavat redox-potentiaaliin.
Bob Williams alkoi tutkia siirtymämetalli-ionien kemiaa epäorgaanisen kemian laboratoriossa tekemänsä tutkimuksensa ohella niiden roolia biologiassa yhteistyössä biologien kanssa. Samaan aikaan hänellä ei ollut kokemusta proteiinikokeista eikä pääsyä sopiviin laboratorioihin työskennelläkseen niiden kanssa. Julkaistuaan alkuperäisen vuoden 1953 katsauksensa William aloitti yhteistyön Harvardin lääkärin Bert Vallin kanssa, joka analysoi sinkkitasoja eri biologisissa soluissa käyttämällä ditisonikolorimetristä reagenssia, jota Bob itse oli tutkinut Irvingin kanssa. Valli havaitsi, että punasoluissa oli hemoglobiinista johtuen suhteellisen korkea rautapitoisuus, mutta sinkkipitoisuus erittäin pieni ja valkosoluissa oli vähän rautaa, mutta paljon sinkkiä. Hän pohti, oliko havainnolla laajempaa merkitystä, koska sinkillä ei tuolloin tiedetty olevan biologista merkitystä. Noin 15 vuotta Valli ja Williams työskentelivät yhdessä. Heistä tuli uuden aihealueen pioneereja. He kehittivät menetelmiä metallin sitoutumisen tutkimiseksi käyttämällä spektroskooppisia menetelmiä ja sitoutumisaffiniteettia korvaamalla ei-rautametalli-ionit, kuten koboltti, värittömällä sinkillä (isomorfinen substituutiomenetelmä). Vuonna 1968 Valli ja Williams esittivät yleisen metalloproteiinien reaktiivisuuden käsitteen ehdottaen, että proteiini aiheuttaa epätavallisen koordinaatioluvun ja geometrian metalli-ioneissa lisäämään kemiallista reaktiivisuutta katalyyttisen toiminnan tai nopean elektroninsiirron kannalta. [kahdeksan]
Bob Williams osallistui hengitystä koskeviin tieteellisiin konferensseihin ja kuunteli keskusteluja ATP:n, yleisen biopolttoaineen, synnyttämisestä kloroplasteissa fotonien ja mitokondrioissa pelkistämällä happea vedeksi samanaikaisesti sokereiden hapettumisen kanssa. Viimeisen prosessin, glykolyysin, tiedetään sisältävän fosforyloituja yhdisteitä, mikä johtaa ATP:n muodostumiseen. Arveltiin, että fosforyloidut orgaaniset yhdisteet aktivoivat ATP:n esiasteita. Kirjallisuutta tutkiessaan Bob huomasi, että yhden välituotteen muodostuminen elektroninsiirron ohella oli yhteistä kaikille organellireaktioille. Hän ehdotti, että välilinkin on oltava protoni ja että ATP:n muodostuminen jokaisessa vaiheessa merkitsi protonien siirtymistä takaisin orgaanisten molekyylien negatiiviseen varaukseen. Vuonna 1959 Bob antoi ensimmäisen kuvauksen tästä täysin uudesta ideasta. Williams kuvaili tapaa, jolla valon tai kemiallisten muutosten stimuloima elektronivirta muunnetaan protonigradientiksi, jota sitten käytetään ATP:n muodostamiseen. [9] Melkein välittömästi Williams sai kirjeen tohtori Peter Mitchelliltä, jossa häntä pyydettiin selittämään hypoteesinsa. Williams huomasi sitten, että Mitchell oli sisällyttänyt kirjoituksiinsa joitain selityksiään viittaamatta niiden kirjeenvaihtoon. Vuonna 1978 Mitchell sai Nobelin kemian palkinnon vuonna 1961 julkaistusta kemiosmoositeoriasta, joka määritellään ATP:n synteesiksi proteiinigradientin kautta kalvon läpi, mikä johtaa fosfaatin kondensoitumiseen ATP:ksi. Nämä tapahtumat johtivat kirjallisuudessa epätavallisen pitkään keskusteluun, jota Nobel-palkinto pahensi, ATP-synteesin tärkeydestä protonien sähkökemiallisen sidoksen avulla.
Tämä vuosi oli käännekohta Williamsin tieteellisessä elämässä. Aikaisempi yhteistyö Vallin ja muiden biologien kanssa antoi hänelle luottamusta siihen, että hän voi menestyä biologiassa. Mutta on välttämätöntä työskennellä suoraan proteiinien kanssa. Vuosina 1965-66 Bob vietti lukuvuoden Harvard Medical Schoolissa. Bob luennoi biokemian kurssilla lääketieteen jatko-opiskelijoille. Hän luki myös laajasti kirjastossa ja aloitti tutkimuksen professori Gene Kennedyn kanssa. [10] Bob kieltäytyi kemian stipendistä ja pyysi stipendiä biokemiassa. Wadhamin johto suostui vastahakoisesti, mutta vain sillä ehdolla, että he leikkaavat palkkoja. Vuodesta 1966 lähtien Bob Williamsista on tullut opetuksen ja tutkimuksen biokemisti. Hän toteutti aktiivisesti ideoitaan Oxford Enzyme Groupissa, joka perustettiin virallisesti lokakuussa 1969. Bob Williams sovelsi NMR-tekniikkaa metalloproteiinien rakenteen ja dynamiikan tutkimiseen. Vuonna 1972 hänet valittiin Royal Societyn stipendiaattiin, ja vuonna 1974 hänestä tehtiin Royal Napier Societyn professori, mikä vapautti hänet kaikista opetustehtävistä ja antoi hänelle riittävästi aikaa tutkimukseen. Hän kehitti tiiminsä kanssa menetelmiä NMR-huippujen sitomiseksi tiettyihin tähteisiin käyttämällä endogeenisten metallikofaktorien paramagnetismia, mukaan lukien sytokromissa oleva hemi, sekä lantanidi-ionit eksogeenisinä siirtymä- ja laajennusreagensseina. Aromaattisten tähteiden signaalit mahdollistivat kiertoliikkuvuuden asteen mittaamisen sekä proteiinin pinnalla että sisällä, tarjoten ensimmäiset todisteet proteiinin α-heliksien suhteellisesta liikkeestä. Hän osoitti näiden tekniikoiden soveltamisen nopeaan substraattien tunnistamiseen ja sitoutumiseen käyttämällä lysotsyymiä mallina pulssi-NMR-tekniikoilla mittaamaan hitaita aineenvaihdunnan nopeuksia, paikallisia ryhmäliikkeitä ja pieniä segmenttejä. Järjestys-häiriösiirtymiä vasteena kalsium- ja sinkki-ionien sitoutumiseen kalmoduliinissa, osteokalsiinissa ja metallotioneiinissa on myös tutkittu. [11] [12]
Toinen Williamsin kiinnostuksen kohde vuodesta 1970 lähtien on ollut biologiset mineraalit. Hän alkoi tutkia muun muassa kalsiumkarbonaatin, piidioksidin ja rautaoksidien biologista mineralisaatiota.Alkukokeet osoittivat, että kiteitä, kuten hopeasuoloja, oli melko helppoa kasvattaa pienissä osastoissa, mukaan lukien liposomit. Bobin ryhmä tutki Acanthariaa, organismeja, jotka tuottavat eksoskeletonja strontiumsulfaatin täplistä, ja viherleviä, desmidejä, jotka käyttävät bariumsulfaattia. Acantharian eksoskeleton koostuu 20 piikasta, joista jokainen on yksittäinen strontiumsulfaattikide, jotka säteilevät yhdestä pisteestä kohti pallon pintaa. Piin, yhden maan runsaimmista alkuaineista, tiedettiin käyttävän vain vähän eläimissä tai lehtikasveissa, mutta yrteissä. Bob päätteli, että kasvit käyttävät piidioksidia rakennusmateriaalina [13] rakenteidensa kovettamiseksi, koska kasvin happaman mehun happamuus on noin 5 verrattuna eläinten kiertävien nesteiden happamuuteen, joka on noin 7,5. Mehun alhaisessa pH:ssa kalsiumkarbonaatit (kuori) ja fosfaatit (luut) ovat liian liukoisia saostumaan, kun taas piidioksidin liukoisuus on riippumaton pH:sta tällä alueella. Bob jäi eläkkeelle vuonna 1991, erosi professorin tehtävästä Royal Napier Societyssa ja lopetti tutkimuksen laboratoriossa.
Suurimman osan tieteellisestä työstään Williams opetti epäorgaanisen kemian perustutkinto-opiskelijoille Wadhamissa. [14] Tutkimuksesta saatu näkemys antoi hänelle mahdollisuuden alkaa systematisoida aihetta ajan myötä. Yhdessä kollegansa Courtney Phillipsin kanssa Bob sitoutui kirjoittamaan vankan oppikirjan. Kirja on luotu useiden vuosien ajan ja perustui Oxfordin opiskelijoille pidettyihin luennoitsijoihin. Hänen luentokurssinsa kävijämäärä oli erittäin korkea, ja molemmat luennoille osallistuneet luennoitsijat palkittiin usein aplodeilla. Oxford University Press julkaisi kaksi osaa vuosina 1965 ja 1966. Nämä kirjat ovat saaneet laajaa tunnustusta sekä opiskelijoiden että opettajien keskuudessa.
Williams oli ehdolla yhdelle korkeimmista palkinnoista - Brittiläisen imperiumin ritarikunnan saajaksi vuonna 2010 Pohjois-Oxfordin yhteiskunnan hyväksi tehdyistä palveluista [1] . Hänet valittiin Royal Societyn jäseneksi vuonna 1972. Valittiin Ruotsin, Portugalin, Tšekkoslovakian ja Belgian tiedeakatemioiden ulkomaalaiseksi jäseneksi. Hänet palkittiin kahdesti Biochemical Societyn, Royal Societyn (kahdesti), Royal Society of Chemistryn (kolme kertaa), European Biochemical Societyn (kahdesti) mitalilla. [viisitoista]
Oleskellessaan Uppsalassa vuonna 1950 Bob tapasi kieliopiskelijan Jelly Beukleyn. He menivät naimisiin heinäkuussa 1952. Pian Jelly asettui Oxfordiin Robertin kanssa. Opintojensa päätteeksi Jelly synnytti esikoisensa Tim. Kaksi vuotta myöhemmin Bobilla oli toinen poika, John. Myöhemmin Tim meni naimisiin perhelääkärin Nickin kanssa. Heillä oli kolme lasta: Nuala, Kirsten ja Jack. Bob nautti todella viettämisestä poikiensa ja erityisesti lastenlastensa kanssa. Eri lomapäivinä hän keksi erilaisia aktiivisia viihdettä lastenlapsilleen ja teki myös omin käsin lahjoja, jotka ovat edelleen hänen perheensä hallussa.
Robert Williams oli energinen ja suorapuheinen henkilö. Hän puolusti aina selkeästi ajatuksiaan, vaikka vastustajan kunniamaininta olikin. Ja hän teki sen jopa hyvin nuoresta iästä lähtien. Hän ei juurikaan pitänyt laboratoriossa työskentelystä, vaan ajatteli mieluummin yksin tai tieteenalansa ulkopuolisten tiedemiesten kanssa. Hänen täytyi jatkuvasti kerätä tietoa kemian ja biologian eri aloilta löytääkseen yhteyksiä erilaisten tosiasioiden välillä. Mutta juuri tämä oli hänen suuri vahvuutensa - laajan tietokentän omaksumisessa ja vertaansa vailla olevien tosiasioiden vertailussa.