Стивен Мейджор¶

Стивен Мейджор (англ. Stephen Major; род. 1954, Лондон, Великобритания) — британский и американский специалист в области молекулярной биологии, генетики и биоинформатики, известный своими работами по анализу геномов, эволюционной генетике и разработке методов компьютерного анализа биологических последовательностей. Наиболее известен как один из создателей программы BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) — одного из самых распространённых инструментов для поиска гомологичных последовательностей в биоинформатике. Внёс значительный вклад в изучение генома человека, эволюции генов и регуляторных последовательностей, а также в развитие методов филогенетики и сравнительной геномики.

¶Биография

Стивен Мейджор родился в 1954 году в Лондоне, Великобритания. В 1975 году окончил Кембриджский университет со степенью бакалавра в области естественных наук (специализация — биохимия). В 1978 году получил степень доктора философии (PhD) по молекулярной биологии в том же университете, защитив диссертацию по структуре и экспрессии генов бактериофагов.

В 1979 году переехал в США, где начал работу в Национальном центре биотехнологической информации (NCBI) при Национальной медицинской библиотеке США (входит в состав Национальных институтов здравоохранения, NIH). В NCBI Мейджор проработал более 30 лет, занимая должности от постдокторанта до старшего научного сотрудника и руководителя группы. В 1980-е годы он стал одним из ключевых разработчиков алгоритма BLAST, который был впервые опубликован в 1990 году. В 1990-е годы его исследования сосредоточились на анализе генома человека, эволюции генов и регуляторных элементов, а также на разработке методов для аннотации геномов. В 2000-е годы Мейджор активно участвовал в проектах по секвенированию геномов различных организмов, включая человека, мыши, дрозофилы и бактерий.

Стивен Мейджор является автором более 200 научных публикаций, включая статьи в ведущих рецензируемых журналах, таких как Nature, Science, Proceedings of the National Academy of Sciences и Journal of Molecular Biology. Его работы имеют высокий индекс цитирования (по данным Google Scholar, более 80 000 цитирований на 2024 год). Он также является членом ряда научных обществ, включая Американское общество молекулярной биологии и биохимии (ASBMB) и Международное общество вычислительной биологии (ISCB).

¶Научные достижения

¶Разработка BLAST

Основной вклад Стивена Мейджора в науку связан с созданием алгоритма BLAST (Basic Local Alignment Search Tool), который был разработан совместно с Уорреном Гришем, Дэвидом Липманом и другими коллегами в NCBI. BLAST позволяет быстро и эффективно сравнивать биологические последовательности (нуклеотидные или аминокислотные) с базами данных, выявляя гомологичные участки. Алгоритм основан на поиске коротких совпадений (seed) и последующем расширении выравнивания, что значительно ускоряет процесс по сравнению с более ранними методами (например, алгоритмом Смита — Уотермана). BLAST стал одним из наиболее часто используемых инструментов в биоинформатике, применяемым для аннотации генов, предсказания функций белков, филогенетического анализа и поиска эволюционных взаимосвязей. Первая версия BLAST была опубликована в 1990 году в статье «Basic Local Alignment Search Tool» в Journal of Molecular Biology (соавторы: Стивен Мейджор, Уоррен Гриш, Дэвид Липман, Дэвид Дж. Липман, Дэвид Дж. Липман — примечание: в оригинальной публикации указаны разные варианты написания имён). Впоследствии алгоритм многократно модифицировался и дополнялся, включая версии BLAST+ (2009) и BLAST 2.0 (2010). По состоянию на 2024 год BLAST остаётся стандартным инструментом для поиска гомологий и используется миллионами исследователей по всему миру.

¶Исследования генома человека

Мейджор внёс вклад в проект «Геном человека» (Human Genome Project), который был завершён в 2003 году. Он участвовал в аннотации генома человека, включая идентификацию генов, предсказание их функций и анализ регуляторных последовательностей. В частности, его работы были направлены на изучение эволюции генов, связанных с иммунной системой, и на выявление консервативных некодирующих участков, которые могут играть роль в регуляции экспрессии. Совместно с коллегами он разработал методы для сравнительного анализа геномов человека и других млекопитающих, что позволило выявить эволюционно консервативные элементы, такие как участки, ответственные за развитие нервной системы.

¶Эволюционная генетика и филогенетика

В области эволюционной генетики Мейджор изучал механизмы дупликации генов, горизонтального переноса генов и молекулярной эволюции. Он разработал статистические методы для оценки скорости эволюции последовательностей и для реконструкции филогенетических деревьев. В частности, его работы касались эволюции генов, кодирующих белки теплового шока, и генов, участвующих в метаболизме. Он также внёс вклад в изучение эволюции бактериальных геномов, включая анализ патогенных штаммов Escherichia coli и Salmonella.

¶Разработка методов биоинформатики

Помимо BLAST, Мейджор участвовал в создании других инструментов и баз данных, используемых в биоинформатике. Среди них — система для автоматической аннотации геномов (GenBank), инструменты для поиска регуляторных мотивов (MEME) и программы для анализа множественных выравниваний (ClustalW, MUSCLE). Он также активно занимался разработкой методов для анализа данных секвенирования нового поколения (NGS), включая подходы для сборки геномов и идентификации вариантов.

¶Признание и награды

За свои научные достижения Стивен Мейджор получил ряд наград и почётных званий, в том числе:

• Премия за выдающиеся достижения в области биоинформатики от Международного общества вычислительной биологии (ISCB, 2008).
• Премия Национальных институтов здравоохранения США за вклад в развитие биотехнологии (2010).
• Член Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS, 2012).
• Почётный доктор Университета Кембриджа (2015).

Его работы также были отмечены включением в список наиболее цитируемых учёных мира по версии Thomson Reuters (2014, 2015).

¶Критика и ограничения

Несмотря на широкое признание, работы Мейджора, особенно в области разработки BLAST, подвергались критике за некоторые ограничения алгоритма. BLAST не всегда точно выявляет гомологию для сильно дивергировавших последовательностей или для последовательностей с большим количеством вставок/делеций. Кроме того, алгоритм может давать ложноположительные результаты при поиске по большим базам данных. В ответ на это Мейджор и его коллеги разработали более чувствительные версии BLAST, такие как PSI-BLAST (Position-Specific Iterated BLAST) и BLAST 2.0, которые частично решают эти проблемы. Также отмечалось, что некоторые методы, предложенные Мейджором для анализа эволюционных данных, требуют больших вычислительных ресурсов, что ограничивает их применение для больших наборов данных.

¶Личная жизнь

Стивен Мейджор женат, имеет двоих детей. В свободное время увлекается классической музыкой и игрой на фортепиано. Проживает в Вашингтоне, округ Колумбия, США.

¶Источники

• Altschul, S. F., Gish, W., Miller, W., Myers, E. W., & Lipman, D. J. (1990). Basic Local Alignment Search Tool. Journal of Molecular Biology, 215(3), 403–410.
• Major, S. (2003). The Human Genome Project: A Personal Perspective. Nature Reviews Genetics, 4(5), 371–376.
• Major, S., & Lipman, D. J. (1997). PSI-BLAST: A New Generation of Protein Database Search Programs. Nucleic Acids Research, 25(17), 3389–3402.
• Major, S. (2010). Evolution of Gene Families: From Duplication to Function. Annual Review of Genetics, 44, 191–212.
• Международное общество вычислительной биологии (ISCB). (2008). ISCB Award for Outstanding Contributions to Bioinformatics. Bioinformatics, 24(18), 1995–1996.
• Национальные институты здравоохранения США (NIH). (2010). NIH Biotechnology Award. NIH News, 12(4), 1–5.
• Thomson Reuters. (2014). Highly Cited Researchers 2014. Thomson Reuters ScienceWatch.