拉斯克奖→生物化学家詹姆斯Spudich

斯坦福大学的生物化学家詹姆斯Spudich博士自1975年以来一直飞行的小型飞机作为爱好。在太平洋度假别墅有一个私人跑道在步行距离从他的小屋。

把他放在驾驶员的座位对他的职业生涯是他一贯的能力开发ever-more-precise测量分子运动的方法。

Spudich,道格拉斯·m·和诺拉全新教授在斯坦福大学医学院心血管疾病,将会收到2012阿尔伯特·拉斯克基础医学研究奖开拓调查的分子马达,驱动我们的骨骼肌收缩和心跳,让我们的细胞分裂和权力巡逻免疫细胞通过我们的组织。

奖,由纽约市阿尔伯特和玛丽拉斯克基金会250000美元的酬金,Spudich将与另外两个研究人员分享:生物学家迈克尔sheets,博士,哥伦比亚大学的细胞和分子药理学家罗纳德·淡水河谷,博士,加州大学旧金山分校的。

在一个上升了6岁的时候他得到了第一化学组,Spudich找到巧妙的方法来计算出细胞的分子马达的工作。他最终把他研究单分子水平的测量微小位移和力由一个单一的分子马达。

Spudich协同效应的发现证明跨学科科学,他的工作涉及到的各种组合细胞生理学、物理学、生物化学、结构生物学和遗传学。在1990年代末,他和then-Stanford物理学家和当前美国能源部长朱棣文博士搭then-Stanford教务长国务卿康多莉扎·赖斯博士认为催生了Bio-X,斯坦福大学的开创性的跨学科研究项目,培养科学家之间的合作从物理,生物和计算机科学。Spudich担任这个项目的第一负责人。

同事将Spudich誉为不仅出色的科学家,一个很棒的人赋予了谦虚,领导力,鼓舞人心的指导和愿景。问这个奖项有何感想,他回答说:“其他很多人在斯坦福大学就可以得到认可。”

“吉姆不仅是一个了不起的科学家,而是一个令人惊叹的同事,”马克说,博士,教授,生物化学和主席霍华德·休斯医学研究所研究员,同时也是Bio-X的成员。“从他最早发现,我们都知道他是注定会强大。他是弥合基础生物科学与其他科学一样,不是停在他的实验室的边缘,甚至他的部门的边缘,但在其他地区的大学找到合作者,在其他科学领域,并在必要时世界各地。”

Spudich的方法概括核心基础研究-谨慎审查的单细胞生物,艰苦的蛋白质纯化,在单分子水平的测量运动和能量转换,但实际后果。

几种药物的临床试验,目前,基于Spudich来之不易的理解如何肌肉收缩带来希望的人容易心脏衰竭,肌萎缩性脊髓侧索硬化症,甚至老年的弱点。

“吉姆Spudich的工作强调了投资于基础研究的重要性来理解和改善人类状况,”菲利普说,华人,MD,医学院的院长。“他是一个杰出的科学家,模范领袖和美妙的斯坦福大学和全球社区的成员,我们深感自己取得的成就感到自豪。”

分子马达驻留在我们的身体每一个细胞。由于Spudich工作,sheets,淡水河谷和其他的职业往往交叉,现在我们知道它们是如何工作的。这些汽车使用ATP -小的化学能,无处不在的分子作为身体的能量货币——产生前进运动。就像汽车的发动机燃烧汽油,这些汽车ATP通过分割在两个“燃烧”,解放化学能量耦合的机械运动。

Spudich显示,分子机器使我们的肌肉收缩只依赖于两个重要物质——ATP-dependent“电动机”叫做肌凝蛋白和结构蛋白的蛋白质称为肌动蛋白组装到长的细丝,充当道路沿线的肌球蛋白马达动作。肌球蛋白分子,像差图,画有两个手和腿。

这两种肌肉的活性分子(其他蛋白质和化学物质使舞台露面)可以被描绘成一系列的水手,腿固定在沙子在沙滩上所有异步牵引绳,一首首运动在他们的船拖到岸上。

“水手”是在现实中肌球蛋白分子,绳子是一个长期的肌动蛋白丝。释放的能量在ATP分子的分裂导致肌球蛋白分子改变它的形状以特有的方式,类似于水手的手臂从背后的前沿地位他穿上绳子。这个运动是沿肌动蛋白丝总是在一个方向。

在大多数细胞肌动蛋白丝四面八方运行,形成复杂的三维晶格叫做骨骼的变化从一个细胞类型,使肌凝蛋白或类似的蛋白质各种材料的运送货物从一个细胞到另一个的一部分。

在这种情况下,每个肌球蛋白分子自由沿肌动蛋白丝,是固定的,就像一辆卡车沿着一条路。细胞,远非只是一袋随机浮动的化学物质,在许多方面一样复杂的一个主要城市。

Spudich说,为了正常工作,每个单元格类型——神经、肝脏、皮肤等等——都有自己的“城市规划”(其细胞骨架)帮助分子马达移动正确的物质沿肌动蛋白或类似道路这些物质在正确的时间到达正确的位置。在肌肉、肌动蛋白丝主要是一致的,所以群众运动的肌球蛋白分子沿着它们导致整个组织的合同。

Spudich出生在大萧条的尾端Benld,病了。煤矿小镇。他早期对化学——6岁时他获得他的第一个在一系列的越来越先进的化学集——预示着他的科学的野心。认识到这一点,他的父母扫清了储藏室的温和创建实验室空间的追求。

在他青少年时期,Spudich实力的进步,他成功地引发了三家引擎火灾报警。”我弟弟约翰和我出发的排水沟爆炸,看上去有点像一个小型原子弹的蘑菇云,”他回忆起一些娱乐。

1960年,作为一个化学专业大二年级在伊利诺伊大学香槟分校,Spudich遇见一个年轻的生化学教员,j .林地黑斯廷斯博士,在相遇的机会。黑斯廷斯试图确定一些发出磷光浮游生物ATP的化学能转换成光。两个保税立即,Spudich签署了黑斯廷斯的bioluminescence-focused实验室。黑斯廷斯还聘请了Spudich在传说中的夏天他的实验室助理生理学课程黑斯廷斯在伍兹霍尔海洋生物学实验室,质量。

“没有本科生课程。这是一个艰难的混合生物化学、物理化学和其他自然科学也许10 MDs, 10个博士学位和10个研究生,”黑斯廷斯回忆说,现在保罗·c·Mangelsdorf教授在哈佛大学自然科学研究积累的分子和细胞生物学。“但是吉姆去帮助他们让他们的实验。”More significant, it was there that Spudich met his wife of 48 years, Annamma, then a graduate student and now a scientist and scholar in her own right.

他在1963年毕业的时候,Spudich已经合著的两个同行评议的期刊文章,黑斯廷斯,作为资深作者。然后他开始了斯坦福大学生物化学研究生诺贝尔经济学奖得主阿瑟·科恩伯格的监护下。

1968年他获得博士学位,在两个连续的博士后职位,首先在斯坦福大学查尔斯•Yanofsky分子遗传学实验室的博士,然后在休·赫胥黎的剑桥大学实验室,博士学位,在英国,在那里,他被介绍给生物领域的收缩过程。

赫胥黎提出一个模型是一个肌动蛋白/肌凝蛋白/ ATP-driven机制,在其大纲预示Spudich的发现,但他缺乏严格的实验工具测试它。赫胥黎是“分子马达,领域之父”Spudich说。“我们其余的人都站在他的肩膀上。”

UCSF六年后,Spudich返回1977年斯坦福大学结构生物学教授,主持该部门从1979年到1984年。1992年,他改用生物化学系,从1994年到1998年,他主持。

在1982年,他和co-prize赢家sheets进行一个实验,结合学科从微生物到生物物理学。这是知道的内部表面膜周围的细胞称为Nitella镶着的植物肌动蛋白细丝面向所有在同一个方向。研究者切开这些细胞,它们在一个表面上公开这些细丝。然后添加myosin-coated 1微米塑料珠子。这使得Spudich和sheets观察单向运动沿着细丝的珠子。虽然科学家们推测协调活动,它从未被记录下来。

首次显示,纯肌动蛋白本身足以支持肌球蛋白运动生理相关的速度,随后Spudich和他的一个研究生进行类似的实验使用脚手架面向相同净化肌动蛋白细丝,排除任何必要参与其他组件Nitella的膜。

但质量观察动作的肌凝蛋白肌动蛋白丝并不足以满足Spudich,那些想要测量准确的能量消耗在每个肌球蛋白与肌动蛋白丝的棘轮效应一步,这一步的大小。这将意味着到单分子水平,可能在1990年代初由一个吉祥的交互。

楚,然后在斯坦福,设计一个设备他所说的一个“光镊”,用激光原子和陷阱,他因此而赢得1997年的诺贝尔物理学奖。Spudich的研究生和客座教授休假在楚Spudich实验室花了几个月的时间来实验室的建筑修改形式的楚光学镊子。这使Spudich的团队降低单个肌动蛋白细丝幻灯片上涂有稀疏的肌球蛋白分子,这样一个灯丝就与一个唯一的肌球蛋白分子。使用这种方法,他们计算每个ATP-driven一步的距离和力量。Spudich回报为楚的学生提供空间系的生物化学,这样他们可以学会操纵DNA和熟悉生物学。

1997年,朱和Spudich接近大米表明这些应该鼓励跨学科交流创造一个环境,致力于他们。“很快赖斯说,‘是的,这听起来像一个非常好的事情。真正让球滚动的,”朱说。在这一点上,其他几个人帮助提供更多的动力。

“当你教务长,得到各种各样的思想从人需要资金,“大米说,现在的政治经济学教授在斯坦福大学商学院和政治科学的人文和科学学院以及托马斯和芭芭拉·斯蒂芬森公共政策在胡佛研究所高级研究员。“我不是一个科学家。所以一个重要因素在我的决定把我的支持是我的信心在提出观点的人。吉姆基本是一个伟大的科学家,一个真正的创新者。他是一个了不起的老师和导师。他的博士生和医学生认为他的世界。他是完整的包。”

大米的高对Spudich和楚使她推荐项目斯坦福总统哈德卡斯珀。他同意成为Bio-X,校园范围内的项目,克拉克中心为中心,并在斯坦福大学的医学学校的交集,工程和人文科学。

在验证模型分子马达,Spudich现在专注于应用程序的模型。Cytokinetics一家生物技术公司,他在1998年参与的心脏衰竭的药物正在进行临床试验的工作通过增加肌凝蛋白的收缩力的器官。

另一个Cytokinetics药物临床试验旨在加强骨骼肌。这可能有助于患者肌萎缩性侧索硬化症(卢伽雷氏症),Spudich建议,也许解决老年的弱点。“这将是伟大的如果一个小分子药物与骨骼肌肌球蛋白可以加强肌肉以最小的副作用,让你一把椅子,或走在街上,”他说。

至于Spudich,他宁愿飞。“我发现飞行一个美妙的方式清除我的头,”他说。热情飞行员自1975年以来,他在2004年写了一本关于飞行,叫做自信地驾驶。

但他却飙升甚至更高的科学的翅膀。Spudich撰写数以百计的同行评议的论文和担任美国细胞生物学学会主席。他是一个接受者的古根海姆奖,美国科学促进协会会员,美国艺术与科学院会员和美国国家科学院的成员。

Spudich的妻子,两个女儿,两个女婿和他的五个孙子全部年龄4 - 12将加入他的9月21日仪式在纽约,他和他的两个co-honorees将获得该奖项,于1945年首次颁发。