Кіріспе
Американдық биохимик Маргарет Белл (Оукли) Дейхофф (11 наурыз 1925 – 5 ақпан 1983) – американдық физикалық химик және биоинформатика саласындағы пионер. Дейхофф Джорджтаун университетінің медициналық орталығында профессор болды және Ұлттық биомедициналық зерттеулер қорындағы белгілі биохимиялық зерттеуші, ол биохимия саласында математика мен есептеу әдістерін қолдануды алғашқылардың бірі ретінде енгізді. Өмірін биология және медицинадағы прогреске қолдау көрсету үшін дамып келе жатқан есептеу технологияларын қолдануға арнады, ең бастысы – ақуыз және нуклеин қышқылының деректер базасын жасау және осы деректер базасын зерттеу құралдарын құру. Ол алғашқы ауыстыру матрицаларының бірін, нүктелік қабылданған мутацияларды (PAM) жасады. Аминқышқылы үшін қолданылатын бір әріптік кодты ол әзірледі, бұл перфокарталық есептеулер заманында аминқышқылы тізбектерін сипаттау үшін қолданылатын деректер файлдарының көлемін азайтуға жасалған әрекетті көрсетеді. Оның PhD дәрежесі Колумбия университетінің химия факультетінен алынған, онда ол бірнеше органикалық қосылыстардың молекулалық резонанстық энергияларын есептеу үшін есептеу әдістерін ойлап тапты. Ол Рокфеллер институтында (қазіргі Рокфеллер университеті) және Мэриленд университетінде докторантурадан кейінгі білімін жетілдірді, 1959 жылы жаңа құрылған Ұлттық биомедициналық зерттеулер қорына қосылды. Ол Биофизикалық қоғамда қызмет атқарған алғашқы әйел және хатшылық қызметін атқарған, соңынан президент болған бірінші адам.
Margaret Belle (Oakley) Dayhoff (March 11, 1925 – February 5, 1983) was an American physical chemist and a pioneer in the field of bioinformatics. Dayhoff was a professor at Georgetown University Medical Center and a noted research biochemist at the National Biomedical Research Foundation, where she pioneered the application of mathematics and computational methods to the field of biochemistry. She dedicated her career to applying the evolving computational technologies to support advances in biology and medicine, most notably the creation of protein and nucleic acid databases and tools to interrogate the databases. She originated one of the first substitution matrices, point accepted mutations (PAM). The one letter code used for amino acids was developed by her, reflecting an attempt to reduce the size of the data files used to describe amino acid sequences in an era of punch card computing. Her PhD degree was from Columbia University in the department of chemistry, where she devised computational methods to calculate molecular resonance energies of several organic compounds. She did postdoctoral studies at the Rockefeller Institute (now Rockefeller University) and the University of Maryland, and joined the newly established National Biomedical Research Foundation in 1959. She was the first woman to hold office in the Biophysical Society and the first person to serve as both secretary and eventually president.
Ерте өмір
Дейхофф Филадельфияда жалғыз бала болып дүниеге келді, бірақ он жасында Нью-Йорк қаласына көшіп барды. Оның академиялық қабілеті бастапқыда-ақ көрінді – ол 1942 жылы Бейсайд орта мектебін (Нью-Йорк, Бейсайд) үздік бітіруші болып аяқтады және одан кейін Нью-Йорк университетінің Вашингтон сквер колледжіне стипендия алды, 1945 жылы математика мамандығы бойынша magna cum laude (үлгілі дипломмен) бітіріп, Phi Beta Kappa қауымдастығына сайланды.
Зерттеу
Дейхофф Колумбия университетінің химия кафедрасында Джордж Кимболдың жетекшілігімен кванттық химия бойынша PhD дәрежесін алды. Дипломдық жұмысында Дейхофф теориялық химияға компьютерлік мүмкіндіктерді, яғни жаппай деректерді өңдеуді енгізді; атап айтқанда, ол бірнеше полициклді органикалық молекулалардың резонанстық энергиясын есептеу үшін перфокарталы бизнес машиналарын қолдану әдісін ойлап тапты. Оның зерттеу деректерін басқаруы өте әсерлі болғандықтан, оған Уотсон есептеу зертханасының стипендиясы тағайындалды. Бұл стипендияның бөлігі ретінде ол зертханадағы «жаңа буын IBM электронды деректерді өңдеу жабдықтарына» қол жеткізді. PhD-ді аяқтағаннан кейін Дейхофф 1948 жылдан 1951 жылға дейін Рокфеллер институтында Дункан А. МакИннеспен электрохимияны зерттеді. 1952 жылы ол отбасымен Мэриленд штатына көшті және кейін Мэриленд университетінен ғылыми-зерттеу стипендиясын алды (1957–1959), Эллис Липпинкоттпен химиялық байланыс моделі бойынша жұмыс істеді. Мэриленд штатында ол алғаш рет IBM 7094 үлгісіндегі жаңа жоғары жылдамдықты компьютермен танысты. Осы жұмыс аяқталғаннан кейін, 1960 жылы ол Ұлттық биомедициналық зерттеулер қорына әріптес директор болып кірді (ол бұл лауазымды 21 жыл бойы атқарды). Олардың біріккен тәжірибесі 1962 жылы «COMPROTEIN: біріншілік ақуыз құрылымын анықтауға көмектесетін компьютерлік бағдарлама» деген мақала жариялады, бұл IBM 7090 үшін «аяқталған компьютерлік бағдарламаны» сипаттайды, ол пептидтік қорытындыларды ақуыз тізбегінің деректеріне айналдыруға бағытталған. Олар бұл жұмысты 1958 жылы бастады, бірақ бағдарламалауды 1960 жылдың соңына дейін бастай алмады. Дейхофф матрицасын жасау үшін расталған сәйкестіктегі аминқышқылдарының жұптары санау матрицасын құру үшін қолданылады, содан кейін 1 PAM (эволюциялық бірлік саналатын) мутациялық матрицаны бағалау үшін пайдаланылады. Осы мутациялық матрицадан Дейхоффтың бағалау матрицасын құруға болады. Индел оқиғаларының моделімен бірге осы әдістермен жасалған сәйкестіктерді қайталанатын процесте конвергенцияға дейін жаңа санау матрицаларын құру үшін пайдалануға болады. Дейхоффтың биоинформатикаға қосқан ең маңызды үлестерінің бірі – оның 1965 жылы жарық көрген «Ақуыз тізбегі мен құрылымының атласы», онда барлық белгілі ақуыз тізбектері (барлығы 65) сипатталған. Бұл кітапта аминқышқылдарының дегенеративті кодтамасы жарияланды. Кейіннен бірнеше рет қайта басылды. Бұл ақуыз тізбектерінің ақуыздық ақпараттық ресурстың дерекқорына әкелді, бұл телефон желісі арқылы қол жетімді және қашықтан компьютерлермен сұрау салуға болатын алғашқы онлайн дерекқор жүйесі. Содан бері бұл кітапқа шамамен 4500 рет сілтеме жасалған.
Неке және отбасы
Дейхоффтың күйеуі Эдвард С. Дейхофф, магниттік резонанс және лазерлермен жұмыс істеген эксперименталды физик болды. Олардың екі қызы – Рут пен Джудит те ғалымдар. Джудит Дейхофф Пенсильвания университетінен математикалық биофизика ғылымдарының докторы (PhD) дәрежесін алған, «Нейрондық желілер архитектурасы: кіріспе» кітабының авторы және «Нейрондық желілер мен үлгілерді тану» кітабының бірлескен авторы. Рут Дейхофф Мэриленд университетін математика мамандығы бойынша үздік дипломмен бітірген, ал Джорджтаун университетінің медицина мектебінде медицина докторы болып оқығанда медициналық информатикаға баса назар аударды. Дейхоффтың атласының табысына қарамастан, тәжірибелі ғалымдар мен зерттеушілер оның тізбектеме ақпаратын өте құнды деп санады және оны көпшікке қолжетімді деректер базасына беруге жиі кедергі келтірді. Өмірінің соңғы жылдарында ол ақуыздық ақпараттық ресурсын ұстап тұру және оны одан әрі дамыту үшін тұрақты, жеткілікті және ұзақ мерзімді қаржыландыруды қамтамасыз етуге күш салды. Ол әлемнің кез келген жеріндегі ғалымдарға қолжетімді компьютерлік бағдарламалар мен деректер базасынан тұратын онлайн жүйені көздеді. Бұл жүйе тізбек немесе аминқышқылдарының құрамы бойынша ақуызды анықтауға, тізбектерге негізделген болжамдар жасауға және белгілі ақпаратты қарауға мүмкіндік беретін еді. Өліміне бір апта жетпегенде ол Ұлттық денсаулық сақтау институтының (NIH) Ғылыми ресурстар бөліміне ақуызды анықтау ресурсы бойынша ұсыныс тапсырды. Оның қайтыс болғаннан кейін әріптестері оның көзқарасын іске асыру үшін жұмыс істеді және ақуыздық деректер базасы 1984 жылдың ортасына қарай толыққанды жұмыс істеді. Ол Биофизикалық қоғамның жылдық мәжілісінде ұсынылды және 2000 доллар көлемінде сыйлықпен марапатталды. Одан күйеуі Эдвард С. Дейхофф, екі қызы – Колледж Парктегі Рут Э. Дейхофф Бранниган және Сильвер Спрингтегі Джудит Э. Дейхофф, сондай-ақ әкесі Кеннет У. Оукли сақталып қалды.