Роберт Брюс Меррифилд¶
Роберт Брюс Меррифилд — американский биохимик, лауреат Нобелевской премии по химии 1984 года за разработку метода твердофазного синтеза пептидов. Его работа произвела революцию в химии белков и пептидов, позволив автоматизировать и значительно ускорить процесс создания искусственных пептидных цепей, что открыло новые возможности в фармакологии, молекулярной биологии и медицине.
¶Биография
¶Ранние годы и образование
Роберт Брюс Меррифилд родился 15 июля 1921 года в городе Форт-Уэрт, штат Техас, США. Вскоре после его рождения семья переехала в Калифорнию, где он вырос. В 1939 году он окончил среднюю школу в Монтебелло, а затем поступил в Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (UCLA). В 1943 году он получил степень бакалавра по химии, после чего работал в Исследовательском институте Фонда Карнеги в Пасадене. В 1949 году Меррифилд защитил докторскую диссертацию по химии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.
¶Научная карьера
После получения докторской степени Меррифилд начал работать в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (ныне Рокфеллеровский университет) в Нью-Йорке. Первоначально он занимался изучением нуклеотидов и аминокислот, но вскоре его интересы сосредоточились на синтезе пептидов. В 1960-х годах он разработал метод твердофазного синтеза пептидов, который принес ему мировую известность. В 1969 году Меррифилд стал профессором Рокфеллеровского университета, где проработал до выхода на пенсию в 1992 году.
¶Личная жизнь и смерть
Меррифилд был женат на Элизабет Фурлонг, с которой у него было шестеро детей. Он умер 14 мая 2006 года в возрасте 84 лет в своем доме в Крэнбери, штат Нью-Джерси, от сердечной недостаточности.
¶Научные достижения
¶Разработка твердофазного синтеза пептидов
Основным вкладом Меррифилда в науку стало создание метода твердофазного синтеза пептидов (SPPS — Solid-Phase Peptide Synthesis). До его разработки синтез пептидов был чрезвычайно трудоемким и медленным процессом, требующим сложных процедур очистки на каждом этапе. Меррифилд предложил закреплять растущую пептидную цепь на нерастворимой полимерной подложке (обычно на основе полистирола), что позволяло проводить реакции наращивания цепи в одном реакторе, а промежуточные продукты очищать простым фильтрованием и промывкой.
Ключевые этапы метода:
- Присоединение первой аминокислоты к полимерной смоле через ее карбоксильную группу.
- Защита аминогруппы присоединенной аминокислоты (обычно с помощью Fmoc- или Boc-защиты).
- Удаление защитной группы с аминогруппы.
- Присоединение следующей аминокислоты с активированной карбоксильной группой.
- Повторение циклов до получения нужной последовательности.
- Отщепление готового пептида от смолы и удаление всех защитных групп.
Этот подход позволил автоматизировать процесс, что привело к созданию первых автоматических синтезаторов пептидов. Первый такой прибор был сконструирован самим Меррифилдом в 1965 году.
¶Синтез рибонуклеазы А
В 1969 году Меррифилд и его коллеги впервые успешно синтезировали фермент рибонуклеазу А, состоящий из 124 аминокислотных остатков. Этот синтез продемонстрировал, что метод твердофазного синтеза пригоден для получения сложных биологически активных белков. Работа заняла около 3 месяцев, что было невероятно быстро по сравнению с традиционными методами, которые могли занимать годы.
¶Влияние на химию и медицину
Метод Меррифилда стал основой для промышленного производства многих пептидных лекарств, включая:
- Окситоцин — гормон, используемый для стимуляции родов.
- Вазопрессин — антидиуретический гормон.
- Соматостатин — гормон, подавляющий секрецию гормона роста.
- Инсулин (синтетические аналоги).
- Антибиотики на основе пептидов (например, бацитрацин).
Кроме того, метод применяется в синтезе пептидных вакцин, диагностических реагентов и исследовательских инструментов для изучения структуры и функции белков.
¶Нобелевская премия и признание
В 1984 году Меррифилд был удостоен Нобелевской премии по химии «за разработку метода твердофазного синтеза пептидов». В своей нобелевской лекции он подчеркнул, что его работа была результатом систематического подхода к решению проблемы, а не случайного открытия.
Помимо Нобелевской премии, Меррифилд получил множество других наград, включая:
- Премию Американского химического общества по пептидной химии (1972).
- Международную премию Гейрднера (1973).
- Премию Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (1975).
¶Критика и ограничения метода
Несмотря на революционность, метод твердофазного синтеза имеет некоторые ограничения:
- Образование побочных продуктов — при синтезе длинных пептидов (более 50 аминокислот) возрастает риск ошибок и образования нежелательных последовательностей.
- Сложность с гидрофобными последовательностями — некоторые пептиды плохо растворяются в используемых растворителях, что затрудняет синтез.
- Ограниченная длина — метод наиболее эффективен для пептидов длиной до 100 аминокислот; для более крупных белков часто используют рекомбинантные технологии.
Тем не менее, метод остается основным для лабораторного синтеза пептидов и широко применяется в научных исследованиях и промышленности.
¶Интересные факты
- Меррифилд был страстным рыбаком и часто проводил отпуск на Аляске, занимаясь ловлей лосося.
- Он был членом Национальной академии наук США (с 1972 года).
- В 1990-х годах его метод был усовершенствован с использованием микроволнового излучения для ускорения реакций.
- Именем Меррифилда назван один из типов полимерных смол, используемых в твердофазном синтезе.
¶Источники
- Robert Bruce Merrifield. Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences, 2007.
- Nobel Lectures, Chemistry 1981–1990, World Scientific Publishing Co., 1992.
- Merrifield, R. B. (1963). "Solid Phase Peptide Synthesis. I. The Synthesis of a Tetrapeptide". Journal of the American Chemical Society, 85(14), 2149–2154.
- Merrifield, R. B. (1969). "Automated Synthesis of Peptides". Science, 150(3693), 178–185.
- The Rockefeller University Archives: Robert Bruce Merrifield Papers.