Johann Deisenhofer

Johann Deisenhofer (narozený 30. září 1943 v Zusamaltheim , Dillingen an der Donau okres ) je německý biofyzik . Jeho hlavním zaměřením byla strukturální analýza struktury a funkce proteinových molekul . Pro objasnění trojrozměrné struktury fotosyntetického reakčního centra města purpurových bakterií , dostal na Nobelovu cenu za chemii v roce 1988 společně s Robertem Huber a Hartmut Michel .

život a dílo

Rodinný a školní čas

Johann Deisenhofer je prvním dítětem farmáře Johanna Deisenhofera a jeho manželky Thekly (rozené Magg) a jeho sestra Antonie se narodila v roce 1948. Deisenhofer navštěvoval základní školu v Zusamaltheimu a v roce 1956 přešel na chlapeckou střední školu hl. Kreuz, Donauwörth . Poté od roku 1957 do roku 1959 navštěvoval státní střední školu ve Wertingenu. Jeho úspěchy a výsledky ho opravňují k účasti na Holbein-Gymnasium v Augsburgu v roce 1959 , kde v roce 1963 absolvoval střední školu. Po 18 měsících vojenské služby začal v roce 1965 studovat fyziku na Technické univerzitě v Mnichově se „ stipendiem pro obzvláště nadané lidi “ od bavorského státního ministerstva školství a kultury . Podle jeho vlastních prohlášení byl to především jeho zájem o moderní fyziku a astronomii, který ho motivoval ke studiu fyziky, včetně čtení populárních knih Freda Hoyla .

Studium a raný výzkum

Během studií si Deisenhofer všiml, že teoretická fyzika se velmi liší od jeho očekávání, zároveň se u něj zvyšuje zájem o fyziku pevných látek . V roce 1971 dokončil svou diplomovou práci ve skupině Klause Dransfelda pod vedením Karla-Friedricha Renka, která v roce 1971 vedla k jeho první vědecké publikaci, článku v časopise Physical Review Letters o nové technologii pro detekci fononů . V té době, Dransfeld zabýval biofyzikální otázek, mimo jiné , které Deisenhofer dokončil svou disertační práci v roce 1971 na Institutu Maxe Plancka pro biochemii (v té době ještě „Institutu Maxe Plancka pro protein a kožené výzkum“) v Martinsried s Robertem Huber spolu s Wolfgangem Steigemannem začali. Společně pracovali na krystalografickém vylepšení strukturního stanovení pankreatického trypsinu - inhibitoru skotu optimalizací rentgenové strukturní analýzy a analýzy a výsledky publikovali v časopise Acta Crystallographica . Na konci roku 1974 Deisenhofer dokončil disertační práci „Krystalografické vylepšení struktury inhibitoru pankreatického trypsinu při rozlišení 1,5  Å “.

Robert Huber, 2008, doktorský vedoucí Deisenhofera

Po disertační práci mu Huber nabídl dva roky postdoktorandskou pozici, kterou přijal a která byla v roce 1976 přeměněna na stálou pozici. Deisenhofer pracoval s Peter M. Colman a Walter Palm z University of Graz člověku imunoglobulin Kol, je myelom protein ze skupiny imunoglobulinů třídy G . Po objasnění struktury tohoto proteinu pracoval s Huberem do roku 1980 na práci Petera Colmana na fragmentu lidského Fc a komplexu s Fc-vazebnou částí proteinu A ze Staphylococcus aureus . Výsledkem bylo, že Deisenhofer pracoval mimo jiné na struktuře lidské C3a, citrát syntázy a inhibitoru alfa-1 proteinázy .

Výzkum v centru fotosyntézy a Nobelova cena

V roce 1982 ho Hartmut Michel, který přišel do Martinsriedu s Dieterem Oesterheltem , informoval o úspěších v krystalizaci fotosyntetického reakčního centra Rhodopseudomonas viridis . Deisenhofer se připojil k pracovní skupině a začal objasňovat strukturu trojrozměrné struktury reakčního centra. Skupinu doplnil Kunio Miki , postdoktorand z Osaka University , který zůstal v Martinsriedu do roku 1983, a později Otto Epp . Na konci roku 1983 skupina dokázala zaznamenat své první úspěchy, během příštích dvou let mohla být vyjasněna úplná struktura a o dva roky později, v roce 1987, bylo dokončeno zdokonalení struktury na rozlišení 2,3 Å. Vědci společně zveřejnili své výsledky v prosinci 1985 ve sborníku Národní akademie věd Spojených států amerických . Hartmut Michel a Deisenhofer obdrželi Cenu biologické fyziky Americké fyzikální společnosti v roce 1986 a Cenu Otta Bayera v roce 1988 . Deisenhofer ukončil habilitaci v roce 1987 na Technické univerzitě v Mnichově a v roce 1988 byl jmenován profesorem biochemie na University of Texas v Dallasu v USA , aby založil vlastní pracovní skupinu na Lékařském institutu Howarda Hughese v UT Southwestern Medical. Centrum. V roce 1989 se také stal regentským profesorem a držitelem katedry Virginie a Edwarda Linthicum v oboru biomolekulárních věd na Texaské univerzitě.

Vědecká kariéra a život po Nobelově ceně

Po Nobelově ceně Deisenhofer pokračoval ve zkoumání struktury biomolekul, včetně strukturálních problémů souvisejících s regulací syntézy, absorpce a distribuce cholesterolu .

Krátce po svém příchodu do USA se seznámil s Kirsten Fischer Lindahlovou, profesorkou mikrobiologie a biochemie a také zakladatelkou Howarda Hughese Medical Institute, s nímž se v roce 1989 oženil. Deisenhofer je oficiálním občanem Spojených států od roku 2001. Také v roce 2003, Deisenhofer byl jedním z 22 nositelů Nobelovy ceny, aby podepsaly 3. Humanistické Manifestu humanismus a jeho aspirace na Americké humanistické asociace . V roce 2010 podepsali Deisenhofer a 255 signatářů Národní akademie věd otevřený dopis v časopise Science nazvaný Změna klimatu a integrita vědy . Dopis vyjádřil nedostatek pochopení vědců o tom, jak politici jednají s výzkumnými pracovníky, zejména výzkumníky v oblasti klimatu a Mezivládním panelem pro změnu klimatu (IPCC) v politické debatě o globálním oteplování .

výzkum

Brzká práce

První vědecká publikace Johanna Deisenhofera přináší výsledky jeho diplomové práce o detekci fononů pomocí nově vyvinuté metody. Zde bylo zachyceno a detekováno 10 12 Hz fononů v rubínovém krystalu s proměnlivým podílem iontů Cr 3+ .

Ve své disertační práci Deisenhofer poprvé pracoval na strukturní analýze proteinu zdokonalením objasnění struktury inhibitoru pankreatického trypsinu u skotu optimalizací rentgenové strukturní analýzy a dosažením rozlišení 1,9 a později 1,5 angstromů (Å) spolu s Wolfgangem Steigemannem mohli.

Centrum fotosyntézy

Schematické znázornění trojrozměrné struktury fotosyntetického reakčního centra Rhodopseudomonas viridis .

Hlavním zaměřením Deisenhoferova výzkumu je strukturní analýza trojrozměrných molekul, zejména proteinů.V průběhu svého výzkumu na Institutu Maxe Plancka pro biochemii se mu podařilo objasnit strukturu a funkci proteinových molekul dalším vývojem a aplikací rentgenové struktury analýza. Spolu s Robertem Huberem pracoval v letech 1982 až 1985 na základech fotosyntézy a souvisejících molekul.

Pracovní skupině, do níž patřil i Hartmut Michel, se poprvé podařilo objasnit trojrozměrnou strukturu dvou komplexů protein-pigment zapojených do fotoreakce. Na jedné straně, je to protein, který zachycuje a propouští světlo, a na druhé straně, reakční centrum, které vyvolává světlo-řízený transport elektronů prostřednictvím biomembrán . Vědcům se poprvé podařilo získat přehled o fungování a jemné struktuře biologické fotobuňky a použít rentgenovou strukturní analýzu k objasnění atomové struktury příslušných komplexů. Rhodopseudomonas viridis, jedna z fialových bakterií, jim sloužila jako modelový organismus . To také umožnilo první úplnou rentgenovou strukturní analýzu komplexního proteinu vázaného na membránu. Na rozdíl od proteinů mimo membránu nejsou tyto proteiny rozpustné ve vodě a proto je obtížné je izolovat a krystalizovat .

Další krystalizace a objasnění struktury

Deisenhofer pracoval na mnoha dalších molekulách, a to jak před svou prací na objasnění trojrozměrné struktury fotosyntetického reakčního centra, tak i poté. Jednalo se o biomolekuly lidského původu i o další organismy, jako je ovocná muška Drosophila melanogaster nebo řeřicha řeřichová ( Arabidopsis thaliana ).

Příjem cholesterolu

N-koncová doména proteinu NPC1L1 (zelená) se sterolovou vazebnou kapsou pro selektivní vazbu cholesterolu; šedě vazebné místo proteinu NPC1

Jedním z cílů výzkumu v posledních letech je absorpce cholesterolu a struktura spojených molekul. Pracovní skupina je soustředěna na lipoprotein o nízké hustotě (LDL), potřebné k transportu cholesterolu , membránově vázané proteiny NPC1 a NPC1L1 a ten volný protein NPC2 a PCSK9 , proprotein konvertáza subtilisin / kexin typu 9.

Pracovní skupina mimo jiné pracuje na objasnění struktury proteinů NPC1 a NPC1L1, které umožňují absorpci cholesterolu v tenkém střevě přes buněčnou membránu a fungují jako dokovací bod pro lék ezetimib k inhibici absorpce cholesterolu v tenkém střevě. Proteiny přebírají cholesterol z NPC2, kterému byl předán z proteinu LDL. Pracovní skupina dokázala vyřešit strukturu N-koncových domén odpovědných za vazbu NPC1 a NPC1L1 a vazbu a komplex vytvořený s cholesterolem a 25-hydroxycholesterolem. Později prokázali selektivitu NPC1L1 na cholesterol na základě struktury vazebného místa sterolu ve formě uzavřené kapsy.

Vyznamenání

Individuální důkazy

  1. ↑ na b informace z k Nobelově nadaci na slavnostním ceremoniálu v roce 1988 Johann Deisenhofer (anglicky)
  2. ↑ a b c d e f Johann Deisenhofer - Životopis na stránkách Nobelovy nadace.
  3. ↑ a b K. F. Renk, J. Deisenhofer: Uvěznění rezonančních fononů pozorováno novou technikou detekce 10 12- Hz fononů. Physical Review Letters 26, 1971; Str. 764-766.
  4. ↑ a b J. Deisenhofer, W. Steigemann: Krystalografické zdokonalení struktury hovězího pankreatického inhibitoru trypsinu při rozlišení 1,5 Å. Acta Crystallographica oddíl B - strukturní krystalografie a chemie krystalů 31 (1) leden 1975; Pp. 238-250, doi : 10,1107 / S0567740875002415
  5. ↑ údaje o životě, publikace a akademické rodokmen of Johann Deisenhofer na academictree.org, procházeli 29. ledna 2018.
  6. ^ J. Deisenhofer: Krystalografická rafinace a atomové modely fragmentu lidského Fc a jeho komplexu s fragmentem B proteinu A ze Staphylococcus aureus při 2,9- a 2,8 -ANG. rozlišení. Biochemistry 20 (9), 1981; 2361-2370, doi : 10,1021 / bi00512a001
  7. ^ J. Deisenhofer, O. Epp, K. Miki, R. Huber , H. Michel : Struktura proteinových podjednotek ve fotosyntetickém reakčním centru Rhodopseudomonas viridis při rozlišení 3 Á. Nature, 318 (6047): 1985; Pp. 618-624, doi : 10,1038 / 318618a0
  8. ^ EW Knapp, SF Fischer, W. Zinth, M. Sander, W. Kaiser, J. Deisenhofer, H. Michel: Analýza optických spekter z jednotlivých krystalů reakčních center Rhodopseudomonas viridis. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . Svazek 82, číslo 24, prosinec 1985, ISSN  0027-8424 , str. 8463-8467, PMID 16593636 , PMC 390936 (volný plný text).
  9. ↑ a b c Německá akademie věd Leopoldina - nově zvolení členové 2003 , Leopoldina 2004; 17 (PDF; 1,8 MB)
  10. ^ Domovská stránka laboratoře Deisenhofer ; Citováno 21. října 2013.
  11. ↑ Humanista Manifesto III: Humanismus a její aspirace na Americké humanistické asociace . Johann Deisenhofer je významným signatářem ( vzpomínka na originál z 21. října 2013 v internetovém archivu ) Info: Odkaz na archiv byl vložen automaticky a ještě nebyl zkontrolován. Zkontrolujte prosím původní a archivovaný odkaz podle pokynů a poté toto oznámení odstraňte. uvedené. @ 1@ 2Šablona: Webachiv / IABot / americanhumanist.org
  12. ↑ PH Gleick et al.: Změna klimatu a integrita vědy. Science 328 (5979), 7. května 2010; Pp. 689-690, doi : 10,1126 / science.328.5979.689
  13. ^ James P. Wolfe: Zobrazovací fonony . Cambridge University Press, 2005, ISBN 978-0-521-02208-8 , str. 381 ( Cambridge Books Online ).
  14. ^ R. Huber R, D. Kukla, W. Bode, P. Schwager, K. Bartels, J. Deisenhofer, W. Steigemann: Struktura komplexu tvořeného hovězím trypsinem a hovězím pankreatickým inhibitorem trypsinu. II. Krystalografické zdokonalení při rozlišení 1,9 A. Journal of Molecular Biology 89 (1), 1974; Str. 73-101.
  15. ↑ a b Deisenhofer, Johanne. In: Bernhard Kupfer: Lexikon nositelů Nobelovy ceny. Patmos-Verlag, Düsseldorf 2001; ISBN 3-491-72451-1 , s. 133.
  16. ↑ a b Hyock Joo Kwon, Lina Abi-Mosleh, Michael L. Wang, Johann Deisenhofer, Joseph L. Goldstein, Michael S. Brown, Rodney E. Infante: Struktura N-terminální domény NPC1 odhaluje odlišné subdomény pro vazbu a přenos cholesterolu. In: Buňka. 137, No. 7, 2009, pp. 1213-1224, doi : 10,1016 / j.cell.2009.03.049 , PMID 19563754 .
  17. ↑ Hyock Joo Kwon, Maya Palnitkar, Johann Deisenhofer: Struktura N-terminální domény NPC1L1 v uzavřené konformaci. PLoS One 6 (4) 15. dubna 2011; e18722, doi : 10,1371 / journal.pone.0018722
  18. ^ Adresář členů: Johann Deisenhofer. Academia Europaea, zpřístupněno 16. ledna 2018 .
  19. ↑ Informace z kanceláře spolkového prezidenta.
  20. ^ Členský adresář: Johann Deisenhofer. National Academy of Sciences, accessed 16. ledna 2018 .

literatura

  • Deisenhofer, Johann , in: Bernhard Kupfer: Lexikon nositelů Nobelovy ceny. Patmos-Verlag, Düsseldorf 2001; ISBN 3-491-72451-1 , s. 133.

webové odkazy

osobní data
PŘÍJMENÍ Deisenhofer, Johann
STRUČNÝ POPIS Německý biofyzik, nositel Nobelovy ceny za chemii (1988)
DATUM NAROZENÍ 30. září 1943
MÍSTO NAROZENÍ Zusamaltheim , okres Dillingen na Dunaji