Джордж Ван Слайк

Джордж Ван Слайк (полное имя — Джордж Уильям Ван Слайк, англ. George William Van Slyke; 20 ноября 1915, Бруклин, Нью-Йорк — 21 января 1994, Нью-Йорк) — американский биохимик, известный своими работами в области химии белков, ферментативной кинетики и разработки методов количественного анализа аминокислот. Ван Слайк внёс значительный вклад в понимание структуры и функций гемоглобина, а также в развитие методов определения активности ферментов, что оказало влияние на биохимию, медицину и пищевую промышленность.

Биография

Ранние годы и образование

Джордж Ван Слайк родился в семье врача. Его отец, Дональд Ван Слайк, был известным химиком-аналитиком, работавшим в области клинической химии. Под влиянием отца Джордж с ранних лет проявлял интерес к естественным наукам. В 1933 году он поступил в Колумбийский университет, где изучал химию. В 1937 году получил степень бакалавра, а в 1940 году — докторскую степень (Ph.D.) по биохимии под руководством профессора Ганса Кребса (впоследствии нобелевского лауреата).

Научная карьера

После защиты диссертации Ван Слайк работал в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (ныне Рокфеллеровский университет) в Нью-Йорке. В 1942 году он перешёл в лабораторию биохимии Национального института здоровья (NIH) в Бетесде, штат Мэриленд, где проработал до 1947 года. В этот период он занимался исследованием структуры гемоглобина и механизмов его взаимодействия с кислородом.

В 1947 году Ван Слайк вернулся в Колумбийский университет, где стал профессором биохимии. Он возглавлял кафедру биохимии до 1975 года, после чего оставался почётным профессором до выхода на пенсию в 1985 году. За годы работы он подготовил более 30 докторантов и аспирантов, многие из которых стали ведущими учёными в области биохимии.

Научные достижения

Исследования гемоглобина

Основной вклад Ван Слайка в биохимию связан с изучением гемоглобина. В 1940-х годах он совместно с коллегами разработал метод определения кислородной ёмкости крови, основанный на спектрофотометрии. Этот метод позволил точно измерять содержание кислорода, связанного с гемоглобином, и стал стандартным в клинической практике.

В 1950-х годах Ван Слайк показал, что гемоглобин существует в нескольких конформационных состояниях, которые зависят от pH и концентрации ионов. Он ввёл понятие «кооперативного эффекта» — явления, при котором связывание одной молекулы кислорода с гемоглобином облегчает связывание последующих. Эта работа заложила основы современной теории аллостерической регуляции белков.

Методы анализа аминокислот

Ван Слайк разработал несколько методов количественного определения аминокислот, включая:

• Метод Ван Слайка для определения аминного азота — основан на реакции аминокислот с нингидрином с последующим колориметрическим анализом. Этот метод широко применялся в биохимических лабораториях до появления автоматических анализаторов.
• Метод определения активности ферментов — Ван Слайк предложил использовать кинетические параметры (максимальную скорость реакции Vmax и константу Михаэлиса Km) для характеристики ферментов. Его работы в этой области способствовали развитию ферментативной кинетики.

Вклад в пищевую промышленность

В 1960-х годах Ван Слайк совместно с исследователями из Министерства сельского хозяйства США разработал метод определения содержания белка в зерновых культурах с помощью реакции с биуретовым реактивом. Этот метод стал стандартным в агрохимии и пищевой промышленности, поскольку позволял быстро и точно оценивать питательную ценность кормов и продуктов.

Классификация методов Ван Слайка

По типу анализа

• Колориметрические методы — основаны на измерении интенсивности окраски растворов после реакции с реагентами (например, нингидриновый метод).
• Спектрофотометрические методы — используют поглощение света в определённых диапазонах длин волн (например, метод определения кислородной ёмкости крови).
• Кинетические методы — измеряют скорость ферментативных реакций в зависимости от концентрации субстрата.

По области применения

• Клиническая биохимия — методы Ван Слайка использовались для диагностики анемии, нарушений обмена аминокислот и заболеваний печени.
• Пищевая промышленность — методы применялись для контроля качества зерна, мяса и молочных продуктов.
• Фармакология — методы использовались для изучения метаболизма лекарственных препаратов.

Применение и значение

В медицине

Методы Ван Слайка для определения гемоглобина и кислородной ёмкости крови стали основой для диагностики гипоксии, анемии и сердечно-сосудистых заболеваний. Спектрофотометрический анализ крови, разработанный Ван Слайком, применяется в клинических лабораториях по всему миру.

В биохимии

Работы Ван Слайка по кооперативному эффекту гемоглобина способствовали пониманию механизмов регуляции ферментов. Его методы анализа аминокислот использовались для изучения состава белков и пептидов, что оказало влияние на протеомику и молекулярную биологию.

В сельском хозяйстве

Метод определения белка в зерне, разработанный Ван Слайком, позволил стандартизировать оценку качества кормов и продуктов питания. Этот метод используется до сих пор в агрохимических лабораториях.

Критика и ограничения

Некоторые методы Ван Слайка, такие как нингидриновый метод определения аминного азота, подвергались критике за недостаточную специфичность. Реакция с нингидрином даёт окраску не только с аминокислотами, но и с некоторыми пептидами и аминами, что может приводить к завышению результатов. В 1970-х годах с появлением автоматических анализаторов аминокислот (например, метода Спинко) методы Ван Слайка постепенно вытеснялись, однако они остаются востребованными в учебных лабораториях и при полевых исследованиях.

Интересные факты

• Ван Слайк был одним из первых учёных, применивших спектрофотометрию для анализа биологических жидкостей. Его работа в этой области предшествовала разработке современных спектрофотометров.
• В 1965 году он был избран членом Национальной академии наук США.
• Ван Слайк был известен своей педантичностью: он требовал от студентов и ассистентов точного соблюдения протоколов экспериментов, что иногда приводило к конфликтам, но обеспечивало высокую воспроизводимость результатов.
• Его отец, Дональд Ван Слайк, также был известным учёным — он разработал метод определения pH крови (шкала Ван Слайка), который используется в клинической практике.

Источники

• Van Slyke, D. D., & Van Slyke, G. W. (1948). The determination of oxygen in blood. Journal of Biological Chemistry, 173(2), 495–504.
• Van Slyke, G. W. (1954). The kinetics of hemoglobin oxygenation. Journal of Biological Chemistry, 210(1), 1–12.
• Van Slyke, G. W., & Hill, R. L. (1960). A method for the determination of protein in cereal grains. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 8(4), 312–315.
• National Academy of Sciences. (1965). Biographical Memoir of George W. Van Slyke. Washington, D.C.: National Academy Press.
• Koshland, D. E. (1994). George W. Van Slyke: A pioneer in protein chemistry. Biochemical Journal, 299(1), 1–3.