Говард Далтон (1944—2008) — британский биохимик и микробиолог.
Биография Говард Далтон родился в Нью-Малдене, графство Суррей, 8 февраля 1944 года; сын Лесли Альфреда Далтон, водителя грузовика, и Флоренс Гертруды Далтон (урожденная Эванс). Окончил среднюю школу Рейнс парк.
Окончил университет Сассекса, получив докторскую степень за защиту работы в лаборатории фиксации азота.
После защиты докторской диссертации уехал на короткий период в США, чтобы построить свою научную карьеру в Университетеи Уорвика.
Он посвятил свою жизнь изучению процесса окисления метана бактериями, использующие этот относительно инертный газ в качестве их единственного источника углерода и энергии. Говард обнаружил два совершенно новых многокомпонентных фермента монооксигеназы, ответственных за первоначальное окисление метана до метанола. Затем продолжил изучать их функции, механизмы, регуляцию и структуры. Большая специфичность их субстрата обусловила его интерес к использованию этих и связанных с ними ферментов для биокатализа, биологических преобразований и биоремедиации.
Работая в Университете Уорвика, он также был главным научным советником правительства Великобритании в Министерстве окружающей среды и по делам сельского хозяйства (Дефра).
Он также был активистом протестного движения по борьбе против Вьетнамской войны.
Понимая, что ЭПР-спектроскопические методы будут иметь большое значение в изучении металлопротеинов, Говард вернулся в университет Сассекса в 1970 году, чтобы работать с доктором Бобом Брейом на кафедре химии над двумя молибденсодержащих ферментами, нитратом редуктазы из Грибов Aspergillus nidulans и ксантин дегидрогеназы из Veillonella alcalescens. Он использовал ЭПР для изучения химической среды их молибденовых кофакторов, а также их флавины и центры железо-сера, обеспечивая понимание механизма действия энзима и разделение электронов между кофакторами в ферменте.
В октябре 1971 года Говард женился на Кире Ростиславовне де Армитт Рождественской, дочери Ростислава Сергеевича Рождественского, профессора колледжа.
В начале 1970-х Дерек Берк открыл отделение биологических наук в Университете Уорвика и назначил Роджера Уиттенбери главой кафедры, чтобы он стал там основоположником микробиологии в 1972 году. Год спустя Говард был назначен лектором на кафедру для увеличения своих знаний в микробной биохимии и физиологии в 1973 году, а затем они с женой Кирой переехали в деревню Рэдфорд Семеле, недалеко от Лимингтона Спа. Это привело к его долгому и очень успешному пребыванию в должности в Университете Уорвика, в течение которого его исследования принесли ему заслуженную международную репутацию, дали множество успешных публикаций в научной карьере, создав более 200 статей, и даже открытию целых новых областей исследования в микробиологии одноуглеродных соединений (C1).
На протяжении 1980-х и 1990-х годов Говард постепенно создавал и возглавлял исследовательскую группу по микробиологии на кафедре биологических наук в Уорвике, пока она не стала одной из крупнейших в своем роде в Великобритании, охватывающей междисциплинарные исследования в области микробиологии, часто с прикладным уклоном. После выхода на пенсию Роджера Уиттенбери, Говард стал председателем кафедры биологических наук в 1999 году и был эффективным и популярным лидером там, пока не был откомандирован в Дефру в 2002 году.
С марта 2002 года по сентябрь 2007 года Говард работал главным научным советником в Дефра. Он был первым главным научным советником департамента, назначенным сэром Дэвидом Кингом ФРС, который в то время был главным научным советником премьер-министра. В течение следующих пяти лет Говард улучшил использование Дефрой науки, стремясь научить её сотрудников строгому принятию решений на основе обоснованных научных данных. Говард возглавил научную консультативную группу, создав план чрезвычайных действий Великобритании по борьбе с вирусом птичьего гриппа, и сыграл важную роль в поднятии проблемы изменения климата как серьёзной угрозы, проводя лекции по этой и другим темам, таким как биотопливо и генетически модифицированные культуры на многих национальных и международных совещаниях.
Большой страстью был большой теннис, и он был членом Leamington Real Tennis Club, где он имел первенство во многих турнирах. Именно на одном из них, играя в товарищеском парном турнире, он неожиданно упал в обморок и умер. Это произошло 12 января 2008 года.
Научные исследования
Исследования в области фиксации азота Исследовательская карьера Говарда началась с работы над докторской диссертацией в университете Сассекса под руководством профессора Джоном Постгейтом (член Королевского общества с 1977) на дуговой установке фиксации азота. Он изучал фиксацию азота в аэробной почвенной азотобактерии. Эта докторская диссертация была защищена в 1968 году. При бактериальной азотфиксации, атмосферный азот восстанавливается до аммиака в реакции, катализируемой комплексом нитрогеназы, который состоит из двух белков, содержащих такие металлы как железо и молибден. Высокая чувствительность этого фермента к кислороду легла в основу главного вопроса докторской диссертации Далтона: как кислородчувствительная нитрогеназа действует в бактериях в высоко аэробной окружающей среде? Его обширное, творческое исследование отчетливо показало, что эта проблема может быть объяснена с помощью двух механизмов: во-первых, дыхательная защита, при которой дыхание использовалось для того, чтобы продувать кислород вниз к безопасным уровням, и во-вторых, конформационное предохранение, в котором изменения конформации фермента защищают чувствительные к кислороду участкиH. Dalton, J.R. Postgate. Effect of oxygen on growth of Azotobacter chroococcum in batch and continuous culture. J. Gen. Microbiol.54. 1969..
В 1968 г. Далтон на два года переехал в США для сотрудничества с профессором Лэн Мортэнсен в Университете Пердью, Индиана, для изучения биохимии нитрогеназы в анаэробной бактерии Clostridium. Эта работа расширила его познания в очистке белков, спектрофотометрическом анализе и спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) ферментов металлов в сложных многопротеиновых системах. Эти исследования способствовали развитию его последующей работы по окислению метана.
Исследования в области окисления метана Метилотрофы — это микробы, способные расти на восстановленных углеродных соединениях, содержащих один или несколько атомов углерода, но не содержащих углерод-углеродных связей; примерами таких веществ являются метан, метанол, метиламин и триметиламинTrotsenko, Y.A. & Murrell, J.C. 2008 Metabolic aspects of aerobic obligate methanotrophy. Adv. Appl. Microbiol.63, 183—229.. Конечным продуктом всей анаэробной микробной деградации органического материала является метан. Часть его достигает атмосферы, где он является мощным парниковым газом. Метанотрофы представляют собой основную группу метилотрофов, способных использовать метан и, следовательно, играют важную роль в углеродном цикле, уменьшая количество метана, высвобождаемого в атмосферу. Они приобрели важное значение, поскольку могут использоваться в процессах биотрансформации и биоремедиации. Метанотрофы разделяют на тип I и тип IIWhittenbury, R., Phillips, K.C. & Wilkinson, J.F. 1970 Enrichment, isolation and some properties of methaneutilizing bacteria. J. Gen. Microbiol.61, 205—218.. Первоначально это разделение было основано на их внутренних мембранных системах, но типы метанотрофов также различаются по их способам ассимиляции углерода, генетическим системам, филогении и т. д.
Говард собрал большую исследовательскую группу в университете Уорвика и руководил работой, посвященной чрезвычайно сложному процессу, при котором метан окисляется до метанола при воздействии мителотрофов. Это первый необходимый шаг для последующего производства энергии и ассимиляции углерода в новых клетках. Вся энергия, используемая для роста метанотрофов, образуется при окислении метана до углекислого газа:
CH4 → CH3OH → HCHO → HCOOH → CO2.
В 1973 году первый этап этого процесса практически не был изучен. Далтон решил начать его изучение, используя данные, полученные при работе над многокомпонентными металлосодержащими ферментными системами, которые он получил во время своего исследования нитрогеназы и связанных с ней ферментами. Он успешно достиг своей цели вместе со студентами-исследователями и профессорами, в первую очередь Джоном Колби и Дэвидом Стерлингом. Совместная работа многих лабораторий с использованием различных метанотрофов привела к общему выводу: первая стадия окисления метана катализируется смешанной системой монооксигеназы. Теперь это называется метанмонооксигеназой (MMO); именно она гидроксилирует метан в метанол с использованием молекулярного кислорода и восстановителя (AH2):
CH4 + AH2 + O2 → CH3OH + H2O + A.
Предполагалось, что восстановитель является обычным метаболическим восстановителем, NADH или NADPH, но в более ранних исследованиях существовала значительная путаница и разногласия этих результатов, что часто было связано с использованием различных бактерий, мембранных препаратов и ферментных анализов. Явные системы анализа включили бы спектрофотометрическое измерение исчезновения NADH, или метан-зависимого и NADH-зависимого от потребления кислорода. Однако в большинстве бесклеточных препаратов используются мембранные фракции, содержащие NADH-оксидазу, которая также потребляет NADH и кислород, и продукт метанола также может быть дополнительно метаболизирован.
Существенным первым шагом Далтона в решении проблемы была разработка надежных, однозначных систем анализа; Созданные им системы используются до сих пор. В них не используется очевидный субстрат (метан), но в основе лежит использование альтернативных алканов, окисление которых ММО зависело от его исключительно широкой субстратной специфичностиH. Dalton, J. Colby & D. Stirling. The soluble methane monooxygenase of Methylococcus capsulatus(Bath): its ability to oxygenate n-alkanes, n-alkenes, ethers, and acyclic, aromatic and heterocyclic compounds. Biochem. J. 165, 1977.. Эти методы включают окисление бромметана, исчезновение которого возможно измерить с помощью газово-жидкостной хроматографии (ГЖХ), и окисление этилена или пропилена, продукты эпоксидной смолы также измеряются методом ГЖХ.
Открытие монооксигеназы метана Применение этих методов привело к окончательному описание ММО, используя фермент, очищенный от растворимых экстрактов метанотрофов типа I Methylococcus capsulatus штамма Бата. Первоначально он был выделен Роджером Уиттенбери из горячих источников римских бань в Бате. Впоследствии эта растворимая MMO (sMMO) присутствовала в нескольких метанотрофах. Как показало исследовани, она катализирует гидроксилирование метана в метанол, с NAD(P)H в качестве восстановителя. Состоит она из трех компонентов и, как и нитрогеназа, содержит ионы металлов. Разложение этого фермента на входящие в его состав белки было значительным достижением, поскольку только один из компонентов мог быть проанализирован независимо от двух других. Этот компонент С теперь известен как редуктаза, флавопротеин, содержащий FAD, и центр сульфида железа, который содержится в ферредоксине шпината и путидаредоксине. Компонент А представляет собой гидроксилазу и содержит негемоглобинное железо. Компонент B, связывающий белок, представляет собой небольшой бесцветный белок.