Эрнест Фредерик Гейл (англ. Ernest Frederick Gale; 15 июля 1914, Лутон, Бедфордшир — 7 марта 2005) — британский микробиолог, профессор химической микробиологии в Кембриджском университете. Сыграл значительную роль в изучении молекулярных основ действия антибиотиков. Изучал дезаминазы и декарбоксилазы бактерий, что привело к открытию пиридоксальфосфатаReynolds P. E. Ernest Frederick Gale. 15 July 1914 — 7 March 2005 // Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, 2007, V. 53, p. 143—161. doi:10.1098/rsbm.2007.0012. PMID 18543465..
Член Лондонского королевского общества (1953)Gale; Ernest Frederick (1914 - 2005). Биография Эрнест Гейл родился 15 июля 1914 года в Лутоне (графство Бедфордшир, Англия) и был единственным ребенком в семье Эрнеста Франсиса Эдварда Гейла, бухгалтера, и Нелли Анни Гейл (в девичестве Томлин). Вместе с семьей переехал в Уэстон-сьюпер-Мэр, где получил образование в окружной школе. Благодаря учителю химии, Дж. Р. Хэю, который показал Гейлу важность новой и быстрорастущей ветви химии — биохимии, юноша заинтересовался предметом и решил продолжить свое обучение в университете.
В 1933 году Гейл поступил в Кембриджский университет, который закончил в 1936 году по специальности биохимия. После окончания университета он получил грант от Медицинского Исследовательского Совета (MRC) и начал работать над докторской диссертацией под руководством Марджори Стефенсон.
В 1939 году Гейл получил степень доктора философии (Ph.D.). Темой его исследования было изучение дезаминирования ряда аминокислот.
В 1943 году он стал сотрудником MRC.
Научная деятельность
Изучение дезаминирования и декарбоксилирования аминокислот в бактериях В начале своей научной карьеры Гейл изучал ферменты ряда дезаминаз и декарбоксилаз аминокислот. Он показал, что активность этих ферментов сильно зависит от рН среды: в то время как рост в нейтральной или слегка щелочной среде приводит к дезаминированию аминокислот, рост в кислой среде приводит к декарбоксилированию в соответствующие амины. Возраст культуры также оказывал сильный эффект на активность этих ферментов, которая отсутствовала на ранних стадиях роста. К 1940 году, всего через четыре года его научной карьеры, он опубликовал две короткие серии статей, «Факторы, влияющие на дезаминирование в бактериях»Stephenson M., Gale E. F. Factors influencing bacterial deamination. I. The deamination of glycine, dl-alanine and l-glutamic acid by Bacterium coli // Biochem J., 1937, v. 31, p. 1316—1322. Gale E.F., Stephenson M. Factors influencing bacterial deamination. II. Factors influencing the activity of dl-serine deaminase in Bacterium coli // Biochem. J., 1938, v. 32, p. 392—404. Gale E.F. Factors influencing bacterial deamination. III. Aspartase II: its occurrence in and extraction from Bacterium coli and its activation by adenosine and related compounds // Biochem. J., 1938, v. 32, p. 1583—1599. и «Производство аминов бактериями»Gale E.F. The production of amines by bacteria. 1. The decarboxylation of amino acids by strains of Bacterium coli // Biochem. J., 1938, v. 34, p. 392—413. Gale E.F. The production of amines by bacteria. 2. The production of tyramine by Streptococcus faecalis // Biochem. J., 1940, v. 34, p. 846—852. Gale E.F. The production of amines by bacteria. 3. The production of putrescine from l(+)-arginine by Bacterium coli in symbiosis with Streptococcus faecalis // Biochem. J., 1940, v. 34, p. 853—857., а также отдельные статьи по указанным ферментативных процессам и его первый обзорGale E.F. Enzymes concerned in the primary utilisation of amino acids by bacteria // Bacteriological Rev., 1940, v. 4, p. 135—176., в котором он кратко обобщил свои взгляды на развитие химической микробиологии. В своем втором обзоре в 1943 годуGale E.F. Factors influencing the enzymic activities of bacteria // Bacteriological rev., v. 7, p. 139—173.. Гейл впервые высказал идею о существовании адаптивных ферментов, синтезирующихся только тогда, когда рост происходит в присутствии специфических субстратов. Впоследствии Моно и его коллеги в Институте Пастера исследовали механизм индукции ферментов.
Его интерес к катаболизму аминокислот привел к его исследованиям по ассимиляции аминокислот, включая их транспорт, биосинтез и соединение в белки, данной темой он занимался в течение следующих двух десятилетий. Это был очень продуктивный период, в течение которого Эрнест Гейл выделил и очистил несколько декарбоксилаз аминокислотGale E.F., Epps H. M. R. l-Lysine decarboxylase: preparation of specific enzyme and coenzyme // Nature, 1943, v. 152, p. 327—330. Gale E.F., Epps H. M. R. Studies on bacterial amino acid decarboxylases. 1. l(+)- lysine decarboxylase // Biochem. J., 1944, v. 38, p. 232—242. Gale E.F., Epps H. M. R. Studies on bacterial amino acid decarboxylases. 3. Distribution and preparation of codecarboxylase // Biochem. J., 1944, v. 38, p. 250—256.Gale E.F. Studies on bacterial amino acid decarboxylases. 5. The use of specific decarboxylase preparations in the estimation of amino acids and in protein analysis // Biochem. J., 1945, v. 39, p. 46-52.Taylor E. S., Gale E.F. Studies on bacterial amino acid decarboxylases. 6. Codecarboxylase content and action of inhibitors // Biochem. J., 1945, v. 39, p. 52-58., специфичных для разных субстратов. Во время процедуры очистки четырех ферментов белок распался в апобелок и кофактор, который Гейл назвал кодекарбоксилазой, который он определил с Джеймсом Баддили в качестве пиридоксальфосфатаBaddiley J., Gale E.F. Codecarboxylase function of ‘pyridoxal phosphate’ // Nature, 1945, v. 155, p. 727—729..
Его исследования декарбоксилаз аминокислот привели к разработке быстрого и точного метода оценки свободных аминокислот в белковых гидролизатахGale E.F. Estimation of l(+)-arginine in protein hydrolysates by the use of l(+)-arginine decarboxylase // Nature, 1946, v. 157, p. 265—266.. В свою очередь это способствовало изучению движения аминокислот внутрь и наружу из бактериальных клеток. Вскоре он понял, что аминокислоты вводятся в бактерии различными механизмами: так, поглощение глутаминовой кислоты было активным механизмомGale E.F. The assimilation of amino acids by bacteria. 1. The passage of certain amino acids across the cell wall and their concentration in the internal environment of Streptococcus faecalis // J. gen. Microbiol., 1947, v. 1, p. 53-76. и требовало энергии, в то время как лизин проникал в клетку с помощью диффузииGale E.F. The assimilation of amino acids by bacteria. 9. The passage of lysine across the cell wall of Streptococcus faecalis // Biochem. J., 1950, v. 46, p. 91-95..
Изучение механизма действия антибиотиков У Гейла были и другие, потенциально более прикладные интересы в дополнение к его чисто академическим исследованиям. По инициативе Гейла был создан подотдел химической микробиологии, целью которого стало выяснение более детальных аспектов строения микроорганизмов и механизмов действия антибиотиков, в частности, достаточно селективных для того, чтобы быть полезными в клинической практике.
Исследование роста бактерий S. aureus в возрастающих концентрациях пенициллина привело в конечном итоге к появлению высокорезистентного организма со многими из свойств стафилококков за исключением того, что этот организм стал грамотрицательным и больше не требовал аминокислот для ростаGale E.F. Nitrogen metabolism // Ann. Rev. Microbiol., 1947, v. 1, p. 141—158..
Начиная с конца 1940-х годов Гейл опубликовал большое количество статей с общим названием «Ассимиляция аминокислот бактериями». Он обнаружил увеличение количества белка в случае, когда все аминокислоты присутствуют в инкубации, а также увеличение содержания нуклеиновых кислот в присутствии смеси пуринов и пиримидиновGale E.F., Folkes J. P. The assimilation of amino acids in bacteria. 18. The incorporation of glutamic acid into the protein fraction of Staphylococcus aureus // Biochem. J., 1953, v. 55, p. 721—729.. Синтез белка также увеличивался при этом условии, что позволило ему показать корреляцию между скоростью синтеза белка и содержанием нуклеиновых кислот в клетках. Он продолжил эти исследования, включив ряд антибиотиков в инкубаторы, и показал, что хлорамфеникол, ауреомицин и террамицин ингибируют синтез белка, в то время как пенициллин оказывает незначительное влияние на этот процессGale E.F. Amino acid incorporation and protein synthesis in Staphylococcus aureus. Symp // 6th Int. Congress Microbiol., 1953, p. 109—125.. К 1952 году Гейл обозначил ряд способов, которыми бактерии могут стать устойчивыми к антибиотикам, в том числе "способность разрушать или инактивировать препарат; модифицировать поверхностные структуры для предотвращения проникновения антибиотика; приобретение альтернативного пути метаболизма; увеличение концентрации природного антагониста (например, конкурентных ингибиторов); мутации ферментов, ингибируемых антибиотикомGale E.F. The drug resistance of micro-organisms // Proc. Roy. Soc. Med., 1952, v. 45, p. 323—325..
Затем, по запросу MRC, Гейл изменил направление своих исследований, перейдя от изучения антибактериальных агентов к изучению действия противогрибковых препаратов. В течение последних 10 лет работы в лаборатории он изучал эффекты полиенов в Candida albicans, сосредоточившись на фенотипической устойчивости, приобретенной культурами в стационарной фазе. Вместе с коллегами он показал, что усложнение структуры β-глюканов в клеточной стенке Candida приводит к более эффективному барьеру для прохождения полиенов к их мишеням в мембранеGale E.F. Nature and development of phenotypic resistance to amphotericin B in Candida albican // Adv. Microbial Physiol., 1986, v. 27, p. 277—320..
Личные качества Эрнест Гейл был скромным, вежливым человеком, обладающим чувством справедливости. Он не переносил ошибки и неточности в научных работах и всегда настаивал на том, чтобы все эксперименты были описаны в мельчайших деталях .
Семья, последние годы жизни В 1937 году он женился на любви своего детства, Эйри, преданной ему в течение 66 лет до самой смерти.
После выхода на пенсию Гейл поселился в Солкомбе, занимался ходьбой и плаванием, чтением триллеров вместо научных работ, а также развивал свои навыки в резьбе по дереву, особенно животных — так он создал Ноев ковчег со всеми зверьми для своей первой внучки. Последние годы жизни Эрнеста были, к сожалению, омрачены почти полной потерей памяти. Он скончался от пневмонии, которую, по иронии судьбы, нельзя было в то время вылечить антибиотиками, которые он изучал в течение своей профессиональной деятельности.
Интересные факты Первый полученный образец пенициллина Гейл потратил на лечение умирающей медсестры. Изучал влияние героина и другие производных морфина на метаболизм золотистого стафилококкаGale E.F. Effect of morphine derivatives on lipid metabolism in Staphylococcus aureus // Mol. Pharm., 1970, v. 6, p. 134—145.. Вокруг факультета биохимии ходили истории о том, что профессор Гейл пытался создать жуков-наркоманов и что крысы, живущие в коллекторе под факультетом, получали дозы героина из отходов лаборатории.ប្រវត្តិនៃការចូលមកក្នុងការរួមភេទគីមីវិទ្យា Присутствуя на защите работы, в которой были представлены неверные выводы, Гейл передал студенту диссертацию и пару ножниц и сказал, что, если вызывающая неодобрение глава будет физически удалена из диссертации, он одобрит присуждение кандидатской степени.
Примечания
Категория:Микробиологи Великобритании Категория:Члены Лондонского королевского общества Категория:Президенты Микробиологического общества Категория:Лауреаты премии Марджори Стивенсон