Юлиус Адлер: Жизнь и научный путь биохимика

Введение

Американский биохимик (1930–2024)

Джулиус Адлер (30 апреля 1930 – 2 апреля 2024) был американским биохимиком. С 1997 года он являлся профессором биохимии и генетики в отставке в Университете Висконсина в Мэдисоне.

Ранние годы

Адлер родился в Эдельфингене, Германия, в 1930 году. Он прибыл в Соединенные Штаты в 1938 году в возрасте 8 лет и получил гражданство США в 1943 году. Его семья поселилась в Гранд-Форкс, штат Северная Дакота, где их родственники были среди первых европейцев, прибывших туда в 1880 году. С самого детства Адлера увлекало то, как организмы воспринимают и реагируют на окружающую среду.

Образование

Адлер учился в Гарвардском университете и получил степень бакалавра (A. B.) в области биохимических наук в 1952 году. Затем он учился у Генри А. Ларди в Университете Висконсина–Мэдисон и получил степень магистра биохимии в 1954 году и степень доктора философии (Ph. D.) по биохимии в 1957 году. После окончания университета Адлер проходил постдокторантскую стажировку с Артуром Корнбергом в отделе микробиологии Медицинской школы Вашингтонского университета (1957–1959) и с А. Дейлом Кайзером в отделе биохимии Медицинской школы Стэнфордского университета (1959–1960). Адлер вернулся в Университет Висконсина–Мэдисон, чтобы присоединиться к преподавательскому составу кафедр биохимии и генетики в качестве ассистент-профессора в 1960 году. В 1963 году он был повышен до доцента, а в 1966 году стал профессором. В 1997 году он вышел на пенсию с присвоением статуса заслуженного профессора. В 1972 году он стал профессором имени Эдвина Брета Харта, а с 1982 по 1992 год был профессором микробиологических наук имени Стинбока.

Вклад в понимание бактериальной химиотаксисы

Его работа была вдохновлена бабочкой, которую он увидел в лесу в детстве. Этот интерес к бабочкам распространился на другие организмы и перерос в любопытство относительно поведения организмов. Он полагал, что поведение бабочки-монарха, откладывающей яйца на ваточники, и гусениц, остающихся на ваточниках до взрослой стадии, можно объяснить летучими химическими веществами, выделяемыми ваточниками. Чтобы изучить, как организмы воспринимают и реагируют на окружающую среду, Адлер решил исследовать поведение бактерий, а затем расширить свои исследования на поведение всех организмов. В 1880 году Вильгельм Пфеффер, известный немецкий ботаник, использовал подвижные бактерии для изучения аттракции и репелленции различными растительными и животными экстрактами и химическими веществами. Адлер развил эту работу. Используя систему *Escherichia coli* (*E. coli*), Адлер показал, что бактерии воспринимают аттрактанты и репелленты с помощью сенсорных белков, которые он назвал хеморецепторами. Эти открытия привели к обнаружению метилирования белка в оболочке *E. coli*, участвующего в хемотаксисе. Этот белок – метил-акцептирующий хемотаксический белок (MCP), который приобретает метильные группы из метионина. Адлер также идентифицировал метилированный остаток MCP. В конечном итоге Адлер обнаружил, что *E. coli* содержит несколько MCP, играющих важную роль в сенсорной системе трансдукции хемотаксиса. Штаммы бактерий, лишенные этого белка или неспособные к метилированию и деметилированию, не могли реагировать на стимулы. Увеличение концентрации аттрактантов приводило к увеличению уровня метилирования MCP; аналогично, уменьшение концентрации аттрактантов или увеличение концентрации репеллентов приводило к снижению уровня метилирования. К 1980-м годам было установлено, что бактериальный хемотаксис является результатом регуляции вращения жгутиков хеморецепторами. Бактерии плавали более плавно благодаря вращению жгутиков против часовой стрелки в присутствии увеличивающегося аттрактанта. В уменьшающемся градиенте аттрактанта наблюдалось увеличение бактериального кувыркания, вызванного вращением жгутиков по часовой стрелке. Адлер изолировал бактериальные оболочки и обнаружил, что может восстановить вращение жгутиков против часовой стрелки, добавив искусственные доноры электронов и источник энергии. Это указывало на то, что движущей силой вращения жгутиков против часовой стрелки является протонный электрохимический потенциал.

His work was inspired by a butterfly he saw in the woods when he was a child. This interest in butterflies expanded to include other organisms. It evolved into a curiosity about the behavior of organisms. He thought the behaviors of the monarch butterfly laying eggs on milkweeds and the caterpillars staying on the milkweed until maturity can be explained by volatile chemicals from the milkweed. To study how organisms sense and respond to the environment, Adler decided to study the behavior of bacteria and then ultimately broaden out to the behavior of all organisms. In 1880, Wilhelm Pfeffer, a famous German botanist, had used motile bacteria to study attraction and repulsion by various plant and animal extracts and chemicals. Adler built on this work. Using the system in Escherichia coli (E. coli), Adler showed that bacteria sensed attractants and repellants with sensory proteins he termed chemoreceptors. These findings led to the discovery of the methylation of a protein in the envelope of E. coli that is involved in chemotaxis. This protein is methyl accepting chemotaxis protein (MCP) and it acquires methyl groups from methionine. Adler also identified the methylated residue of MCP. Adler eventually discovered that E. coli contain several MCPs which play important roles in chemotaxis sensory transduction system. Strains of bacteria without this protein, or lacking the ability to methylate and demethylate them were unable to respond to stimuli. An increase in concentration of attractants led to an increase in methylation level of MCP; similarly, a decrease in attractants or increase in repellents led to a decrease in methylation level. By the 1980s, it was determined that bacterial chemotaxis resulted from the regulation of flagellar rotation by chemoreceptors. Bacteria swam more smoothly due to a counterclockwise rotation of their flagella in the presence of increasing attractant. In a decreasing attractant gradient, there is an increase in bacterial tumbling, produced by a clockwise flagellar rotation. Adler isolated bacterial envelopes and found that he could restore counterclockwise flagellar rotation by adding artificial electron donors and an energy source. This suggested that the driving force behind counterclockwise flagellar rotation was the proton electrochemical potential.

Поздние годы и смерть

Адлер недавно проводил исследования сенсорного восприятия и принятия решений у плодовой мушки дрозофилы. Мух подвергали воздействию аттрактантов и/или репеллентов, и были выделены мутанты, которые не проявляли ни притяжения, ни отталкивания. Дефекты этих мутантов будут изучены в надежде раскрыть лежащие в основе механизмы. Адлер скончался 2 апреля 2024 года.