Johann Deisenhofer

Johann Deisenhofer (nacido el 30 de septiembre de 1943 en Zusamaltheim , distrito de Dillingen an der Donau ) es un biofísico alemán . Su enfoque principal fue el análisis estructural de la estructura y función de las moléculas de proteínas . Por la elucidación de la estructura tridimensional del centro de reacción fotosintética de las bacterias púrpuras , recibió el Premio Nobel de Química en 1988 junto con Robert Huber y Hartmut Michel .

vida y trabajo

Tiempo familiar y escolar

Johann Deisenhofer es el primer hijo del granjero Johann Deisenhofer y su esposa Thekla (de soltera Magg), y su hermana Antonie nació en 1948. Deisenhofer asistió a la escuela primaria en Zusamaltheim y en 1956 se cambió a la escuela secundaria de varones Hl. Kreuz, Donauwörth . Luego asistió a la escuela secundaria estatal en Wertingen de 1957 a 1959. Sus logros y resultados le dan derecho a asistir al Holbein-Gymnasium en Augsburg en 1959 , donde se graduó de la escuela secundaria en 1963. Después de 18 meses de servicio militar, comenzó a estudiar física en la Universidad Técnica de Munich en 1965 con una " beca para personas especialmente talentosas " del Ministerio de Educación y Cultura del Estado de Baviera . Según sus propias declaraciones, fue principalmente su interés en la física y la astronomía modernas lo que lo motivó a estudiar física, incluida la lectura de libros populares de Fred Hoyle .

Estudio e investigación temprana

Durante sus estudios, Deisenhofer notó que la física teórica difería mucho de sus expectativas, al mismo tiempo que desarrolló un creciente interés por la física del estado sólido . En 1971 completó su tesis de diploma en el grupo de Klaus Dransfeld bajo la supervisión de Karl-Friedrich Renk, lo que en 1971 dio lugar a su primera publicación científica, un artículo en la revista Physical Review Letters sobre una nueva tecnología para la detección de fonones . En ese momento, Dransfeld se ocupó de cuestiones biofísicas , entre otras cosas , que Deisenhofer completó su disertación en 1971 en el Instituto Max Planck de Bioquímica (en ese momento todavía "Instituto Max Planck para la investigación de proteínas y cuero") en Martinsried con Robert Huber juntos. con Wolfgang Steigemann comenzó. Trabajaron juntos en el refinamiento cristalográfico de la determinación de la estructura de la tripsina pancreática - inhibidor del bovino mediante una optimización del análisis de la estructura de rayos X y el análisis y publicaron los resultados en la revista Acta Crystallographica . Deisenhofer terminó su disertación a finales de 1974 con la tesis "Refinamiento cristalográfico de la estructura del inhibidor de tripsina pancreática a una resolución de 1,5  Å ".

Robert Huber, 2008, supervisor de doctorado de Deisenhofer

Tras su tesis, Huber le ofreció un puesto de posdoctorado durante dos años, que aceptó y que se convirtió en un puesto permanente en 1976. Deisenhofer trabajó con Peter M. Colman y Walter palma de la Universidad de Graz a lo humano inmunoglobulina Kol, un mieloma proteína del grupo de inmunoglobulinas de clase G . Después de dilucidar la estructura de esta proteína, trabajó con Huber hasta 1980 en el trabajo de Peter Colman sobre el fragmento Fc humano y el complejo con una parte de la proteína A de Staphylococcus aureus que se une a Fc . Como resultado, Deisenhofer trabajó, entre otras cosas, en la estructura de la C3a humana, la citrato sintasa y un inhibidor de proteinasa alfa-1 .

Investigación en el Centro de Reacción de la Fotosíntesis y Premio Nobel

En 1982 Hartmut Michel, que había llegado a Martinsried con Dieter Oesterhelt , le informó de los éxitos en la cristalización del centro de reacción de fotosíntesis de Rhodopseudomonas viridis . Deisenhofer se unió al grupo de trabajo y comenzó a dilucidar la estructura de la estructura tridimensional del centro de reacción. El grupo fue complementado por Kunio Miki , un estudiante de posdoctorado de la Universidad de Osaka , que permaneció en Martinsried hasta 1983, y más tarde por Otto Epp . A finales de 1983 el grupo pudo registrar sus primeros éxitos, en los dos años siguientes se pudo aclarar la estructura completa y dos años más tarde, en 1987, se completó el refinamiento de la estructura a una resolución de 2,3 Å. Juntos, los investigadores publicaron sus resultados en diciembre de 1985 en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . Hartmut Michel y Deisenhofer recibieron el Premio de Física Biológica de la Sociedad Estadounidense de Física en 1986 y el Premio Otto Bayer en 1988 . Deisenhofer completó su habilitación en 1987 en la Universidad Técnica de Munich y en 1988 fue nombrado Profesor de Bioquímica en la Universidad de Texas en Dallas , EE . UU. , Con el fin de establecer su propio grupo de trabajo en el Instituto Médico Howard Hughes de la UT Southwestern Medical. Centrar. En 1989 también se convirtió en profesor regental y titular de la cátedra Virginia y Edward Linthicum en Ciencias Biomoleculares en la Universidad de Texas.

Carrera científica y vida después del Premio Nobel

Después del Premio Nobel, Deisenhofer continuó investigando la estructura de las biomoléculas, incluidos los problemas estructurales relacionados con la regulación de la síntesis, absorción y distribución del colesterol .

Poco después de su llegada a Estados Unidos, conoció a Kirsten Fischer Lindahl, profesora de microbiología y bioquímica y también fundadora del Instituto Médico Howard Hughes, con quien se casó en 1989. Deisenhofer ha sido ciudadano oficial de los Estados Unidos desde 2001. También en 2003, Deisenhofer fue uno de los 22 premios Nobel que firmaron el 3er Manifiesto Humanista El humanismo y sus aspiraciones de la Asociación Humanista Estadounidense . En 2010, Deisenhofer y 255 signatarios de la Academia Nacional de Ciencias firmaron una carta abierta en la revista Science titulada Cambio climático y la integridad de la ciencia . La carta expresó la falta de comprensión de los investigadores sobre cómo los políticos tratan con los investigadores, especialmente los investigadores climáticos y el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) en el debate político sobre el calentamiento global .

investigación

Trabajo temprano

La primera publicación científica de Johann Deisenhofer da los resultados de su tesis de diploma sobre la detección de fonones utilizando un método recientemente desarrollado. Aquí, se capturaron y detectaron 10 fonones de 12 Hz en un cristal de rubí con una proporción variable de iones Cr 3+ .

En su disertación, Deisenhofer trabajó en el análisis estructural de una proteína por primera vez refinando la elucidación de la estructura del inhibidor de tripsina pancreática en ganado mediante la optimización del análisis de la estructura de rayos X y logrando una resolución de 1.9 y luego 1.5 angstroms (Å). junto con Wolfgang Steigemann podría.

Centro de reacción de la fotosíntesis

Dibujo esquemático de la estructura tridimensional del centro de reacción fotosintética de Rhodopseudomonas viridis .

El enfoque principal de la investigación de Deisenhofer es el análisis estructural de moléculas tridimensionales, especialmente proteínas. Durante su investigación en el Instituto Max Planck de Bioquímica, logró dilucidar la estructura y función de las moléculas de proteínas mediante un mayor desarrollo y aplicación de la estructura de rayos X análisis. Junto con Robert Huber, trabajó desde 1982 hasta 1985 en los fundamentos de la fotosíntesis y las moléculas asociadas.

El grupo de trabajo, al que también pertenecía Hartmut Michel, logró por primera vez dilucidar la estructura tridimensional de dos complejos de proteína-pigmento implicados en la fotorreacción. Por un lado, era una proteína que captura y transmite luz y, por otro lado, un centro de reacción que induce el transporte de electrones impulsado por la luz a través de una biomembrana . Los investigadores lograron por primera vez obtener una idea del funcionamiento y la estructura fina de una fotocélula biológica y utilizar el análisis de la estructura de rayos X para aclarar la estructura atómica de los complejos involucrados. Rhodopseudomonas viridis, una de las bacterias púrpuras , les sirvió como organismo modelo . Esto también permitió el primer análisis completo de la estructura de rayos X de una proteína compleja unida a la membrana. A diferencia de las proteínas alejadas de la membrana, estas no son solubles en agua y, por tanto, son difíciles de aislar y cristalizar .

Más cristalizaciones y aclaraciones de estructuras.

Deisenhofer trabajó en muchas otras moléculas tanto antes de su trabajo sobre la elucidación de la estructura tridimensional del centro de reacción fotosintética como posteriormente. Se trataba de biomoléculas de origen humano y de otros organismos como la mosca de la fruta Drosophila melanogaster o el berro thale ( Arabidopsis thaliana ).

Ingesta de colesterol

Dominio N-terminal de la proteína NPC1L1 (verde) con un bolsillo de unión a esteroles para la unión selectiva de colesterol; en gris el sitio de unión de la proteína NPC1

Un foco de investigación en los últimos años ha sido la captación de colesterol y la estructura de las moléculas asociadas. El grupo de trabajo se concentró principalmente en la lipoproteína de baja densidad (LDL) necesaria para el transporte de colesterol , las proteínas unidas a la membrana NPC1 y NPC1L1 y esa proteína libre NPC2 y PCSK9 , la proproteína convertasa subtilisina / kexina tipo 9.

Entre otras cosas, el grupo de trabajo está trabajando en el esclarecimiento de la estructura de las proteínas NPC1 y NPC1L1, que permiten la absorción del colesterol en el intestino delgado a través de la membrana celular y actúan como punto de acoplamiento del fármaco ezetimiba para inhibir la absorción. de colesterol en el intestino delgado. Las proteínas absorben el colesterol de NPC2, al que pasó de la proteína LDL. El grupo de trabajo pudo resolver la estructura de los dominios N-terminales responsables de la unión de NPC1 y NPC1L1 y la unión y el complejo formado con colesterol y 25-hidroxicolesterol. Posteriormente demostraron la selectividad de NPC1L1 por el colesterol basándose en la estructura del sitio de unión del esterol en forma de bolsillo cerrado.

Honores

Evidencia individual

  1. ↑ a b Información de la Fundación Nobel sobre la ceremonia de entrega de premios en 1988 a Johann Deisenhofer (inglés)
  2. ↑ a b c d e f Johann Deisenhofer - Biográfico en las páginas de la Fundación Nobel.
  3. ↑ a b K. F. Renk, J. Deisenhofer: Encarcelamiento de fonones resonantes observado con una nueva técnica para la detección de 10 fonones de 12 Hz. Physical Review Letters 26, 1971; Pp. 764-766.
  4. ↑ a b J. Deisenhofer, W. Steigemann: Refinamiento cristalográfico de la estructura del inhibidor de tripsina pancreática bovina a una resolución de 1,5 Å. Acta Crystallographica Sección B - Cristalografía estructural y química cristalina 31 (1) de enero de 1975; Páginas 238-250, doi : 10.1107 / S0567740875002415
  5. ↑ Datos de vida, publicaciones y árbol genealógico académico de Johann Deisenhofer en academictree.org, consultado el 29 de enero de 2018.
  6. ↑ J. Deisenhofer: Refinamiento cristalográfico y modelos atómicos de un fragmento Fc humano y su complejo con el fragmento B de la proteína A de Staphylococcus aureus en 2.9- y 2.8-.ANG. resolución. Biochemistry 20 (9), 1981; Páginas 2361-2370, doi : 10.1021 / bi00512a001
  7. ^ J. Deisenhofer, O. Epp, K. Miki, R. Huber , H. Michel : Estructura de las subunidades de proteínas en el centro de reacción fotosintética de Rhodopseudomonas viridis a una resolución de 3 Å. Nature, 318 (6047): 1985; Páginas 618-624, doi : 10.1038 / 318618a0
  8. ^ EW Knapp, SF Fischer, W. Zinth, M. Sander, W. Kaiser, J. Deisenhofer, H. Michel: Análisis de espectros ópticos de monocristales de centros de reacción de Rhodopseudomonas viridis. En: Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . Volumen 82, Número 24, diciembre de 1985, ISSN  0027-8424 , págs. 8463-8467, PMID 16593636 , PMC 390936 (texto completo libre).
  9. ↑ a b c Academia Alemana de Ciencias Leopoldina - Miembros recién elegidos 2003 , Leopoldina 2004; Pág. 17 (PDF; 1,8 MB)
  10. ^ Página de inicio del laboratorio Deisenhofer ; Consultado el 21 de octubre de 2013.
  11. ↑ Humanist Manifesto III: Humanism and Its Aspirations of the American Humanist Association . Johann Deisenhofer es un destacado signatario ( recuerdo de la original, del 21 de octubre, 2013, en el Archivo de Internet ) Información: El archivo de enlace se ha insertado de forma automática y sin embargo no ha sido comprobado. Verifique el enlace original y de archivo de acuerdo con las instrucciones y luego elimine este aviso. enumerados. @ 1@ 2Plantilla: Webachiv / IABot / americanhumanist.org
  12. ↑ PH Gleick et al.: Cambio climático e integridad de la ciencia. Science 328 (5979), 7 de mayo de 2010; Pp. 689-690, doi : 10.1126 / science.328.5979.689
  13. ↑ James P. Wolfe: Fonones de imágenes . Cambridge University Press, 2005, ISBN 978-0-521-02208-8 , págs. 381 ( Libros en línea de Cambridge ).
  14. ^ R. Huber R, D. Kukla, W. Bode, P. Schwager, K. Bartels, J. Deisenhofer, W. Steigemann: Estructura del complejo formado por tripsina bovina e inhibidor de tripsina pancreática bovina. II. Refinamiento cristalográfico a 1.9 A de resolución. Journal of Molecular Biology 89 (1), 1974; Pp. 73-101.
  15. ↑ a b Deisenhofer, Johann. En: Bernhard Kupfer: Léxico de los ganadores del Premio Nobel. Patmos-Verlag, Düsseldorf 2001; ISBN 3-491-72451-1 , pág.133 .
  16. ↑ a b Hyock Joo Kwon, Lina Abi-Mosleh, Michael L. Wang, Johann Deisenhofer, Joseph L. Goldstein, Michael S. Brown, Rodney E. Infante: La estructura del dominio N-terminal de NPC1 revela subdominios distintos para la vinculación y transferencia de colesterol. En: celda. 137, núm. 7, 2009, págs. 1213-1224, doi : 10.1016 / j.cell.2009.03.049 , PMID 19563754 .
  17. ↑ Hyock Joo Kwon, Maya Palnitkar, Johann Deisenhofer: La estructura del dominio N-terminal NPC1L1 en una conformación cerrada. PLoS One 6 (4) 15 de abril de 2011; e18722, doi : 10.1371 / journal.pone.0018722
  18. ^ Directorio de miembros: Johann Deisenhofer. Academia Europaea, consultado el 16 de enero de 2018 .
  19. ↑ Información de la Oficina del Presidente Federal.
  20. ^ Directorio de miembros: Johann Deisenhofer. Academia Nacional de Ciencias, consultado el 16 de enero de 2018 .

literatura

  • Deisenhofer, Johann , en: Bernhard Kupfer: Léxico de los ganadores del Premio Nobel. Patmos-Verlag, Düsseldorf 2001; ISBN 3-491-72451-1 , pág.133 .

enlaces web

información personal
APELLIDO Deisenhofer, Johann
BREVE DESCRIPCIÓN Biofísico alemán, Premio Nobel de Química (1988)
FECHA DE NACIMIENTO 30 de septiembre de 1943
LUGAR DE NACIMIENTO Zusamaltheim , distrito de Dillingen en el Danubio