Dalton, Howard
| Howard Dalton | |
|---|---|
| Fecha de nacimiento | 8 de febrero de 1944 [1] |
| Lugar de nacimiento |
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| Fecha de muerte | 12 de enero de 2008 [2] (63 años) |
| País | |
| Lugar de trabajo | |
| alma mater | |
| consejero científico | Juan Postgate [d] |
| Premios y premios | miembro de la Royal Society de Londres Conferencia de Leeuwenhoek [d] ( 2000 ) Medalla Leeuwenhoek |
Howard Dalton (1944-2008), bioquímico y microbiólogo británico.
Biografía
Howard Dalton nació en New Malden, Surrey , el 8 de febrero de 1944; hijo de Leslie Alfred Dalton, camionero, y Florence Gertrude Dalton (de soltera Evans). Graduado de la Escuela Secundaria Rains Park.
Se graduó de la Universidad de Sussex con un doctorado por defender su trabajo en el Laboratorio de Fijación de Nitrógeno [4] .
Después de defender su tesis doctoral, se fue por un corto período a los Estados Unidos para desarrollar su carrera científica en la Universidad de Warwick.
Dedicó su vida a estudiar el proceso de oxidación del metano por bacterias, utilizando este gas relativamente inerte como única fuente de carbono y energía. Howard descubrió dos enzimas monooxigenasas multicomponentes completamente nuevas responsables de la oxidación inicial de metano a metanol. Luego continuó estudiando sus funciones, mecanismos, regulación y estructuras. La gran especificidad de su sustrato llevó a su interés en el uso de estas y otras enzimas relacionadas para biocatálisis, transformaciones biológicas y biorremediación.
Mientras estuvo en la Universidad de Warwick, también fue el principal asesor científico del gobierno del Reino Unido en el Departamento de Medio Ambiente y Asuntos Rurales (Defra).
También fue activista en el movimiento de protesta contra la Guerra de Vietnam.
Al darse cuenta de que las técnicas espectroscópicas EPR serían de gran valor en el estudio de las metaloproteínas, Howard regresó a la Universidad de Sussex en 1970 para trabajar con el Dr. Bob Bray en el Departamento de Química en dos enzimas que contienen molibdeno, la nitrato reductasa del hongo Aspergillus nidulans y xantina deshidrogenasa de Veillonella alcalescens. . Usó EPR para estudiar el entorno químico de sus cofactores de molibdeno, así como sus flavinas y centros de hierro y azufre, lo que proporcionó información sobre el mecanismo de acción de la enzima y el intercambio de electrones entre los cofactores de la enzima.
En octubre de 1971, Howard se casó con Kira Rostislavovna de Armitt Rozhdestvenskaya, hija de Rostislav Sergeyevich Rozhdestvensky, profesor universitario.
A principios de la década de 1970, Derek Burke abrió un departamento de ciencias biológicas en la Universidad de Warwick y nombró a Roger Wittenbury como presidente del departamento para que se convirtiera en el fundador de la microbiología allí en 1972. Un año más tarde, Howard fue nombrado profesor titular para aumentar su conocimiento de bioquímica y fisiología microbiana en 1973, y luego él y su esposa Kira se mudaron a la aldea de Radford Semele, cerca de Leamington Spa. Esto lo llevó a su larga y exitosa permanencia en la Universidad de Warwick, durante la cual su investigación le dio una merecida reputación internacional, una exitosa carrera de publicación de más de 200 artículos e incluso el descubrimiento de áreas de investigación completamente nuevas en el microbiología de los compuestos monocarbonados (C1).
A lo largo de las décadas de 1980 y 1990, Howard construyó y dirigió gradualmente el Grupo de Investigación en Microbiología en el Departamento de Ciencias Biológicas de Warwick hasta que se convirtió en uno de los más grandes de su tipo en el Reino Unido, cubriendo la investigación interdisciplinaria en microbiología, a menudo con una inclinación aplicada. . Tras la jubilación de Roger Wittenbury, Howard se convirtió en presidente del Departamento de Ciencias Biológicas en 1999 y fue un líder eficaz y popular allí hasta que fue adscrito a Defrau en 2002.
Desde marzo de 2002 hasta septiembre de 2007, Howard se desempeñó como asesor científico principal en Defra. Fue el primer Asesor Científico Jefe del departamento, designado por Sir David King FRS, quien en ese momento era el Asesor Científico Jefe del Primer Ministro. Durante los siguientes cinco años, Howard mejoró el uso de la ciencia por parte de Defra, con el objetivo de enseñar a sus empleados cómo tomar decisiones rigurosas basadas en pruebas científicas sólidas. Howard presidió un panel asesor científico en la creación del plan de contingencia del Reino Unido para combatir el virus de la influenza aviar y fue fundamental para plantear el problema del cambio climático como una amenaza importante, dando conferencias sobre este y otros temas, como los biocombustibles y los cultivos modificados genéticamente en muchos congresos nacionales e internacionales. encuentros internacionales.
El tenis era su gran pasión y fue miembro del Leamington Real Tennis Club, donde ostentó el título en muchos torneos. Fue en uno de ellos, que jugaba un torneo amistoso de dobles, que repentinamente se desmayó y murió. Esto sucedió el 12 de enero de 2008.
Investigación científica
Investigación de fijación de nitrógeno
La carrera de investigación de Howard comenzó con un doctorado en la Universidad de Sussex bajo la dirección del Prof. John Postgate (R.S. 1977) en una planta de arco de fijación de nitrógeno. Estudió la fijación de nitrógeno en azotobacterias aeróbicas del suelo. Esta tesis doctoral fue defendida en 1968. En la fijación bacteriana de nitrógeno, el nitrógeno atmosférico se reduce a amoníaco en una reacción catalizada por el complejo nitrogenasa, que consta de dos proteínas que contienen metales como el hierro y el molibdeno. La alta sensibilidad de esta enzima al oxígeno formó la base de la pregunta principal de la tesis doctoral de Dalton: ¿Cómo funciona la nitrogenasa sensible al oxígeno en bacterias en un ambiente altamente aeróbico? Su extensa e imaginativa investigación mostró claramente que este problema podía explicarse por dos mecanismos: primero, la protección respiratoria, en la que se usaba la respiración para obligar al oxígeno a bajar a niveles seguros, y segundo, la protección conformacional, en la que los cambios en la conformación del la enzima protege los sitios sensibles al oxígeno [5] .
En 1968, Dalton se mudó a los EE. UU. durante dos años para colaborar con el profesor Lan Mortensen en la Universidad de Purdue, Indiana, en el estudio de la bioquímica de la nitrogenasa en la bacteria anaeróbica Clostridium. Este trabajo amplió su conocimiento de la purificación de proteínas, el análisis espectrofotométrico y la espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica (EPR) de enzimas metálicas en sistemas multiproteicos complejos. Estos estudios contribuyeron al desarrollo de su trabajo posterior sobre la oxidación del metano.
Investigación en el campo de la oxidación del metano
Los metilotrofos son microbios que pueden crecer en compuestos de carbono reducido que contienen uno o más átomos de carbono pero no tienen enlaces carbono-carbono; ejemplos de tales sustancias son el metano, el metanol, la metilamina y la trimetilamina [6] . El producto final de toda la degradación microbiana anaeróbica del material orgánico es el metano. Una parte llega a la atmósfera, donde es un poderoso gas de efecto invernadero. Los metanótrofos son el grupo principal de metilotrofos que pueden usar metano y, por lo tanto, juegan un papel importante en el ciclo del carbono al reducir la cantidad de metano liberado a la atmósfera. Se han vuelto importantes porque pueden ser utilizados en los procesos de biotransformación y biorremediación. Los metanótrofos se dividen en tipo I y tipo II [7] . Esta división se basó originalmente en sus sistemas de membranas internas, pero los filos metanotróficos también difieren en sus patrones de asimilación de carbono, sistemas genéticos, filogenia, etc.
Howard reunió un gran equipo de investigación en la Universidad de Warwick y dirigió el trabajo sobre el proceso extremadamente complejo mediante el cual los mitelotrofos oxidan el metano a metanol. Este es el primer paso necesario para la posterior producción de energía y la asimilación de carbono en nuevas células. Toda la energía utilizada para el crecimiento de los metanótrofos proviene de la oxidación del metano a dióxido de carbono:
CH 4 → CH 3 OH → HCHO → HCOOH → CO 2 .
En 1973, la primera etapa de este proceso prácticamente no estaba estudiada. Dalton decidió comenzar su estudio utilizando datos obtenidos del trabajo en sistemas enzimáticos que contienen metales de múltiples componentes, que obtuvo durante su estudio de la nitrogenasa y enzimas relacionadas. Logró con éxito su objetivo junto con estudiantes de investigación y profesores, sobre todo John Colby y David Sterling. El trabajo conjunto de muchos laboratorios que utilizan varios metanótrofos llevó a una conclusión común: la primera etapa de la oxidación del metano está catalizada por un sistema mixto de monooxigenasa. Esto ahora se llama metano monooxigenasa (MMO); es ella quien hidroxila el metano a metanol usando oxígeno molecular y un agente reductor (AH 2 ):
CH 4 + AH 2 + O 2 → CH 3 OH + H 2 O + A.
Se asumió que el reductor era un reductor metabólico común, NADH o NADPH, pero hubo considerable confusión y desacuerdo en estos resultados en estudios anteriores, que a menudo involucraron el uso de diferentes bacterias, preparaciones de membranas y ensayos enzimáticos. Los sistemas de análisis explícitos incluirían la medición espectrofotométrica de la desaparición de NADH, o el consumo de oxígeno dependiente del metano y del NADH. Sin embargo, la mayoría de las preparaciones sin células usan fracciones de membrana que contienen NADH oxidasa, que también consume NADH y oxígeno, y el producto de metanol también puede metabolizarse más.
El primer paso esencial de Dalton para resolver el problema fue el desarrollo de sistemas de análisis confiables e inequívocos; Los sistemas que creó todavía están en uso hoy. No utilizan un sustrato obvio (metano), sino que se basan en el uso de alcanos alternativos, cuya oxidación por MMO dependía de su especificidad de sustrato extremadamente amplia [8] . Estos métodos incluyen la oxidación de bromometano, cuya desaparición se puede medir por cromatografía gas-líquido (GLC), y la oxidación de etileno o propileno, los productos de resina epoxi también se miden por GLC.
Descubrimiento de la metano monooxigenasa
La aplicación de estos métodos condujo a la caracterización definitiva de MMO utilizando una enzima purificada a partir de extractos solubles del metanótrofo tipo I Methylococcus capsulatus de la cepa Bata. Originalmente fue aislado por Roger Wittenbury de las aguas termales de los baños romanos en Bath. Posteriormente, este MMO soluble (sMMO) estuvo presente en varios metanótrofos. La investigación ha demostrado que cataliza la hidroxilación de metano a metanol, con NAD(P)H como agente reductor. Consta de tres componentes y, como la nitrogenasa, contiene iones metálicos. La descomposición de esta enzima en sus proteínas constituyentes fue un logro significativo, ya que solo uno de los componentes pudo analizarse independientemente de los otros dos. Este componente C ahora se conoce como reductasa, una flavoproteína que contiene FAD y un centro de sulfuro de hierro que se encuentra en la ferredoxina y la putidarredoxina de las espinacas. El componente A es una hidroxilasa y contiene hierro que no es hemoglobina. El componente de proteína de unión B es una proteína pequeña e incolora.
El componente C transfiere electrones del donante de NADH a una hidroxilasa, que cataliza el sustrato de metano utilizando oxígeno molecular. Casi al mismo tiempo, John Higgs y sus colegas pudieron trabajar en la purificación parcial de un MMO de tres componentes [9] a partir de las membranas de un metanótrofo de tipo II, methylosinus trichosporium. El donante de electrones en las preparaciones crudas fue NADH, pero en las preparaciones purificadas fue necesario usar ascorbato o citocromo componente C. La enzima resultante es relativamente inestable, por lo que algunos resultados no siempre son fáciles de reproducir. Por lo tanto, parecía que podían existir dos tipos diferentes de MMO, o que ambos tipos de metanótrofos podían tener un MMO de membrana con la condición de que pudiera liberarse más fácilmente de su asociación con las membranas para producir sMMO.
Esta confusión finalmente fue resuelta por el grupo de Dalton en un estudio que utilizó el cultivo de una cepa de bacterias. Se ha demostrado que hay dos enzimas completamente diferentes en Methylococcus capsulatus en sMMO, así como en MMO de membrana (o parcial) (pMMO). El tipo de enzima producida depende de la presencia de cobre: pMMO se forma cuando la relación cobre:biomasa es alta, mientras que sMMO se forma cuando la relación cobre:biomasa es baja [10] . En un grupo de cultivo bacteriano se pueden producir ambos MMO, ya que la relación cobre:biomasa no puede ser tan controlada ni definida (estudio del papel del cobre en los metanótrofos [11] .).
Posteriormente, el grupo de Dalton desarrolló métodos reproducibles de solubilización y purificación y mostró que la enzima asociada a la membrana pMMO también tiene tres componentes, y también que dos tipos de MMO están presentes en otros metanótrofos independientemente del tipo de membrana. Algunos metanótrofos sintetizan solo un tipo de MMO, en cuyo caso se produce con mayor frecuencia una enzima de membrana. En particular, las dos familias de MMO no tienen una similitud detectable en la secuencia de aminoácidos o la estructura tridimensional.
Una característica distintiva de los MMO, posiblemente relacionada con su pequeño sustrato normal de metano no funcionalizado, es su especificidad de sustrato extremadamente amplia. Entonces, sMMO tiene una gama más amplia de sustratos que pMMO. Los sustratos para sMMO incluyen H-alcanos, H-alquenos, clorometano, bromometano, triclorometano, nitrometano, metanol, monóxido de carbono, éter dimetílico, benceno, estireno y piridina [12] . Esta enzima es capaz de oxidar el amoníaco, cuya estructura es claramente similar a la del metano.
Cuando se utilizan células enteras, también se debe proporcionar un agente reductor (p. ej., metanol o formiato) además del sustrato potencial. En algunos casos, la oxidación de un sustrato potencial se denomina cooxidación.
Dalton demostró que debido a que los metanótrofos pueden co-oxidar una variedad de hidrocarburos y contaminantes clorados, son de interés biotecnológico mucho más allá de su capacidad para oxidar metano a metanol [13] . Ejemplos importantes son la producción industrial de metanol a partir de metano, la cooxidación de propeno a epoxipropano, la biorremediación de hidrocarburos clorados y la preparación de valiosas proteínas recombinantes utilizando metano como material de partida.
El interés y el conocimiento de Howard sobre la biotransformación lo llevaron a convertirse en consultor de la compañía Celanese de Nueva Jersey y más tarde a unirse al consejo asesor científico de la compañía de biotecnología Spin Celgene, donde continuó estudiando los aspectos químicos e industriales de la microbiología.
Investigación de enzimas oxidativas para su posterior uso en biotransformación
La amplia especificidad de sustrato de las metano monooxigenasas hizo posible su uso como catalizadores de reacciones químicas complejas que podrían conducir a la producción de materiales útiles. Aunque el trabajo anterior de Howard Dalton en Warwick se basó en gran medida en las metano monooxigenasas, después de 1986 se interesó más por otros tipos de oxidorreductasas. Su principal colega en esta investigación fue Derek Boyd de la Queen's University Belfast. Su fructífera colaboración en el campo de la microbiología química duró 20 años. Al hacerlo, su trabajo ha recibido premios conjuntos de los Consejos de Investigación Británicos, los programas y la industria de la Unión Europea, que han financiado todos los proyectos de síntesis catalítica química en Warwick y Belfast.
Howard Dalton y Derek Boyd publicaron 42 publicaciones conjuntas y crearon 3 patentes.
Al comienzo de su colaboración en 1986, decidieron que, a medida que aumentaba la demanda de sintones quirales tanto en el campo académico como en el industrial, los objetivos importantes para su investigación deberían incluir:
- Desarrollo de métodos confiables para distribuir la estructura y la estereoquímica de los metabolitos,
- Descubrimiento de nuevos tipos de metabolitos cis y transdihidrodiol,
- Estudio de reacciones potencialmente competidoras catalizadas por tolueno dioxigenasa,
- Evaluación de nuevas aplicaciones de metabolitos quirales en síntesis química, incluidos ligandos quirales.
La mayoría de las biotransformaciones se llevaron a cabo y analizaron en la Universidad de Warwick, tras lo cual se transportaron a la Universidad de Belfast para su análisis químico.
La investigación adicional de Howard sobre la metano monooxigenasa se desarrolló en colaboración con otros científicos.
Después de la purificación y caracterización de los dos tipos principales de metano monooxigenasa, el problema principal fue la biología molecular de su síntesis y regulación. Este aspecto fue considerado y desarrollado en el departamento de Howard por Colin Murrell [14] . Otra tarea importante fue explicar sus mecanismos y estructuras tridimensionales.
La estructura de la enzima soluble fue determinada principalmente por el grupo del científico Lippard [15] .
En 1983, la Escuela de Biociencias estableció el título de microbiología y tecnología microbiana, y Howard, junto con su ex alumno de posgrado Colin Murrell, quien regresó al departamento ese mismo año como miembro de la facultad, fue fundamental en el desarrollo de este curso innovador, uno del primero de su género en el Reino Unido. Su popularidad creció durante los siguientes 10 años, preparando una nueva generación de microbiólogos que estaban bien familiarizados con el uso de microbios (especialmente metanótrofos) en el campo de la biotecnología.
En 1980, Rod Quayle y sus colegas organizaron un simposio en Sheffield, donde Howard editó sus artículos científicos [16] . 12 años después, junto con sus compañeros del departamento, fue el responsable del séptimo simposio realizado en la Universidad de Warwick [17] . Howard cambió mucho la organización de estos simposios con sus contribuciones científicas directas.
Actividades sociales y políticas
Dalton ha ocupado varios cargos en la universidad, ocupándose tanto de cuestiones académicas como de otras áreas de la vida universitaria. Ha supervisado a más de 100 estudiantes de posgrado y doctorado. Howard también fue profesor, especialmente popular entre los solteros, y su estilo ingenioso inspiró a muchos estudiantes a estudiar microbiología y seguir carreras en este campo después de graduarse.
Dalton patrocinó el equipo de fútbol juvenil de su propio pueblo.
Honores y premios
Howard recibió una presidencia personal en Warwick en 1983.
En 1993, Howard fue elegido miembro de la Royal Society, y en 2000 recibió la Medalla y Conferencia Leeuwenhoek, que se creó para premiar a científicos destacados en el campo de la microbiología; su conferencia se tituló "La historia natural y antinatural de las bacterias oxidantes de metano". Fue presidente de la Asociación de Biología Marina de 2007 a 2008 y presidente de la Sociedad de Microbiología General de 1997 a 2000. Fue nombrado Knight Bachelor en la lista de honores de 2007 por sus servicios a la ciencia.
Memoria
Su colega en el departamento de Defra, Helen Ghosh, creó un nuevo premio para el Día del Deporte, el Trofeo Howard Dalton.
En 2010, Defra también organizó el evento inaugural de la conferencia anual de Howard Dalton.
También a través del contacto con personas de alto rango en Gran Bretaña y Estados Unidos, Howard pudo recibir grandes donaciones para completar el proyecto de construcción de un centro médico en Yappin; actualmente lleva el nombre de la Clínica Howard Dalton y cuenta con el apoyo de generosas donaciones.
Además, la Junta de la Sociedad de Microbiología General decidió cambiar el nombre del concurso Joven Microbiólogo del Año en honor a Sir Howard, cuyo premio ahora es el Premio Sir Howard Dalton y una beca nominal.
Familia
Howard estaba casado con Kira Rostislavovna de Armitt Rozhdestvenskaya, hija de Rostislav Sergeevich Rozhdestvensky, profesor universitario. En matrimonio, tuvieron dos hijos: Amber y Jed.
Después de la muerte de su esposo, Kirado aún vive en Workshire durante el verano y pasa el resto de su tiempo trabajando en una granja de ostras africanas en Gambia. La hija Amber vive en Peckham con su esposo y sus dos hijos, Huxley Howard e Ines; Trabaja como editora de una revista y crítica gastronómica, y organiza eventos de degustación de alimentos y vinos. Son Jed vive en Asher con su esposa y sus hijos, Rosie, Henry y Aja; Dirige una empresa que brinda consultoría de software a empresas de energía. En su tiempo libre, también le gusta jugar al tenis en Hampton Court.
Cualidades personales, aficiones, aficiones
Howard era un buen científico, práctico, confiado, extrovertido e ingenioso, inspirador de colegas que, la mayoría de las veces, ridiculizaban la ciencia.
Una persona vivaz y extrovertida, disfrutaba sumergirse en la cultura estadounidense y, a menudo, organizaba reuniones amistosas para sus compañeros de trabajo, como las fiestas del Super Bowl.
En la década de 1980, fue la "primera celebridad" en las reuniones de Biociencias en Warwick en reuniones semanales en pubs locales.
A veces le gustaba jugar a las "noches de póquer" con algunos compañeros.
Howard estaba interesado en los jardines japoneses e incluso creó dos de esos jardines para la Universidad de Warwick.
Era hincha del club de fútbol Tottenham Hotspur (Spurs). También fue miembro del equipo de fútbol de biociencias. En la década de 1970, Howard se destacó jugando para el equipo Biohazard en un amistoso contra Arabia Saudita.
También amaba el cricket country.
El tenis real era una gran pasión y era miembro del Leamington Real Tennis Club, donde fue el primero en muchos torneos.
Notas
- ↑ http://ukwhoswho.com/view/article/oupww/whowaswho/U12757
- ↑ https://web.archive.org/web/20080323153236/http://www.telegraph.co.uk:80/news/main.jhtml;jsessionid=JC5MWFAF2ML3RQFIQMFSFGGAVCBQ0IV0?view=DETAILS&grid=&xml=/news/2008/ 15/01/db1501.xml
- ↑ Bibliothèque nationale de France Record #12373691x // BnF catalog général (francés) - París : BnF .
- ↑ Señor Howard Dalton . Consultado el 4 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 5 de diciembre de 2018.
- ↑ H. Dalton, JR Postgate. Efecto del oxígeno sobre el crecimiento de Azotobacter chroococcum en cultivo discontinuo y continuo. J. Gen. Microbiol.54. 1969.
- ↑ Trotsenko, YA & Murrell, JC 2008 Aspectos metabólicos de la metanotrofia aeróbica obligada. Adv. aplicación Microbiol.63, 183-229.
- ↑ Whittenbury, R., Phillips, KC & Wilkinson, JF 1970 Enriquecimiento, aislamiento y algunas propiedades de las bacterias que utilizan metano. J. Gen. Microbiol.61, 205-218.
- ↑ H. Dalton, J. Colby y D. Stirling. La metano monooxigenasa soluble de Methylococcus capsulatus (Bath): su capacidad para oxigenar n-alcanos, n-alquenos, éteres y compuestos acíclicos, aromáticos y heterocíclicos. Bioquímica J. 165, 1977.
- ↑ Tonge, GM, Harrison, DEF & Higgins, IJ 1977 Purificación y propiedades del sistema enzimático metano monooxigenasa de Methylosinus trichosporiumOB3b. Bioquímica J.161, 333-344.
- ↑ H. Dalton, SH Stanley, SD Prior y DJ Leak. El estrés por cobre subyace al cambio fundamental en la ubicación intracelular de la metano monooxigenasa en organismos oxidantes de metano: estudios en cultivos discontinuos y continuos. Biotecnología. Letón. 1983.
- ↑ Semrau, JD, DiSpirito, AA & Yoon, S. 2010 Metanótrofos y cobre. FEMS Microbiol. Rev. 34, 496-531.
- ↑ H. Dalton, JR Postgate. Crecimiento y fisiología de Azotobacter chroococcum en cultivo continuo. J. Gen. Microbiol.56. 1969.
- ↑ H. Dalton. The Leeuwenhoek Lecture 2000. La historia natural y antinatural de las bacterias oxidantes de metano. Fil. Trans. R. Soc. B. 2005.
- ↑ Murrell, JC, McDonald, IR & Gilbert, B. 2000 Regulación de la expresión de metano monooxigenasas por iones de cobre. Tendencias Microbiol. 8, 221-225.
- ↑ Rosenzweig, AC, Frederick, CA, Lippard, SJ & Nordlund, P. 1993 Estructura cristalina de una hidroxilasa de hierro no hemo bacteriana que cataliza la oxidación biológica del metano. Nature366, 537-543.
- ↑ H. Dalton. Crecimiento microbiano en compuestos C-1. Londres: Heyden & Son. 1981.
- ↑ Murrell, JC & Kelly, DP 1993 Crecimiento microbiano en compuestos C1. Andover: interceptar Ltd.
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