Кеннет Чарльз Холмс (; 19 ноября 1934 — 2 ноября 2021) — британский , молекулярный биолог. Первым использовал синхротронное рентгеновское излучение для изучения структуры и динамики биологических объектов.
Биография Кеннет Чарльз Холмс родился в Лондоне 19 ноября 1934 года в семье Сидни и Мэрион Холмс. Отец Кена Сидни Холмс работал учителем химии.
В 1942 году Кеннет поступил в начальную школу в Чизике. Школьный учитель математики обратил внимание на талантливого ребёнка и посоветовал Кену поступать в Кембриджский университет. Мальчик окончил школу экстерном и в 16 лет поступил в колледж Святого Иоанна в Кембридже. В университете он активно изучал естественные науки, специализируясь на кристаллографии.
Научную карьеру Холмс начал в колледже Биркбек в Лондоне в качестве научного ассистента в конце 1950-х годов под руководством Розалинд Франклин.
В 1960 году, получив постдокторскую стипендию в Фонде исследований детского рака при Бостонской детской больнице, он переехал в Бостон.
В 1968 году принял предложение возглавить новый отдел биофизики в Институте медицинских исследований имени Макса Планка в Гейдельберге.
В 1981 году был избран членом Лондонского королевского общества.
Холмс возглавлял Институт медицинских исследований Макса Планка вплоть до своего выхода на пенсию в 2003 году. После выхода на пенсию стал «почётным научным членом» Института.
В 2021 году получил премию EMBL.
Кеннет Чарльз Холмс сыграл очень важную роль в создании Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге. Его серьёзные успехи в использовании синхротронного излучения и планы по созданию синхротронной станции на накопительном кольце DORIS внесли существенный вклад при принятии решения о размещении EMBL в Гейдельберге.
Как руководитель Кеннет Холмс отличался демократичностью и поддерживал инициативы молодых учёных. Его ученики могли свободно развиваться в интересующих их направлениях, что в итоге привело к созданию независимых научно-исследовательских групп. Например, в его отделе проводились новаторские исследования GTPаз и онкобелка Ras, которые возглавлял Альфред Виттингхофер.
Научная карьера
Работа с Розалинд Франклин и изучение вируса табачной мозаики В колледже Биркбек в Лондоне под руководством Розалинд Франклин Кеннет Холмс изучал структуру вируса табачной мозаики. Он проанализировал радиальное распределение плотности вируса и установил, что вирусная частица имеет полый центр, и что РНК встроена между белковыми субъединицами. В ходе этой работы Холмс одним из первых применил компьютерные вычисления для обработки дифракционных данных, используя ранние ЭВМ для расчёта функций Бесселя. После преждевременной смерти Франклин в 1958 году его научным руководителем стал Аарон Клуг Holmes K.C. 50 years of fiber diffraction // J. Struct. Biol., 2010, v. 170, p. 184—191..
Работа в Бостоне и возвращение в Кембридж В 1960 году Холмс начал сотрудничество с Доном Каспаром и Кэролайн Коэн. Значительным достижением этого периода стало экспериментальное доказательство выдвинутой ранее Фрэнсисом Криком гипотезы о структуре спиральной катушки («coiled-coil»). Для доказательства гипотезы Холмс и Коэн использовали мышцу моллюска Mytilus edulis. Они установили, что дифракционная картина, которую дает парамиозин, в точности соответствует теоретическим предсказаниям для двухцепочечной спиральной катушки.
Летом 1961 года Холмс вернулся в Кембридж, чтобы продолжить исследование вируса табачной мозаики в научной группе Аарона Клуга. Основной проблемой генераторов рентгеновского излучения этого времени были недостаточная точность фокусировки и относительно невысокая интенсивность рентгеновского излучения, поэтому совместно с Биллом Лонгли и Тони Вулардом был разработан высокофокусный рентгеновский генератор с вращающимся анодом (позже известный как Elliott GX-6). Благодаря этой разработке будут определены многие важные структуры. Но для исследования мышечной динамики нужна была интенсивность излучения минимум в тысячу раз превышающая ту, которую давал такой генератор. Это послужило поводом для Холмса задуматься об использовании синхротронного излучения. Совместно с Джулианом Швингером они провели теоретический расчёт интенсивности такого излучения и заключили, что её будет достаточно для их нужд, однако подходящие синхротронные кольца в этот момент находились на стадии разработки, поэтому идею пришлось отложить на пять лет Caspar D.L.D., Holmes K.C. Structure of dahlemense strain of tobacco mosaic virus: a periodically deformed helix // J. Mol. Biol., 1969, v. 46, p. 101—133..
Переезд в Гейдельберг и революция синхротронного излучения Переезд в Гейдельберг позволил Холмсу вернуться к идее об использовании синхротронного излучения для исследования мышечной динамики. Научная группа под его руководством разработала изогнутый кварцевый монохроматор для фокусировки и монохромизации рентгеновского излучения. В августе 1970 года впервые была получена дифракционная картина на полоске мышечной ткани насекомого с помощью синхротронного излучения, тем самым доказав, что синхротронное излучение может служить высокочастотным источником рентгеновских лучей для исследования биологических объектов. Из-за высокой коллимации рентгеновского пучка синхротронного излучения удалось получить более качественные дифракционные картины белковых кристаллов, в которых соотношение сигнал/шум было во много раз больше, чем при коллимации от обычного рентгеновского излучения. Это открытие оказало сильное влияние на всю область структурной биологии.
Исследование мышечного сокращения Холмс хотел установить молекулярный механизм сокращения мышц. Он доказал механизм «качающегося поперечного мостика», предложенного Хью Хаксли, и показал отличия в структурах ригидной и расслабленной мышц.
В 1990 году, используя кристаллографические данные комплекса актина с ДНКазой I, Холмс предложил первую атомную модель актинового филамента (F-актина). Объединив эту модель с кристаллической структурой миозина и данными криоэлектронной микроскопии, он предложил модель актомиозинового комплекса. Таким образом, он переформулировал теорию мышечного сокращения в гипотезу «качающегося рычага» (swinging lever arm), согласно которой основная часть головки миозина остается фиксированной на актине, а движение и генерация силы происходят за счет поворота дистального домена молекулы.
Личная жизнь Кеннет Холмс был женат на Мэри Скруби, с которой познакомился на праздничной вечеринке для сотрудников Биркбекского колледжа. Они поженились в 1957 году. У них было четверо детей: Элизабет, Эндрю, Ребекка и Анна.
На протяжении всей жизни Холмс увлекался музыкой (пел баритоном в хорах) и академической греблей. Он продолжал участвовать в соревнованиях ветеранов до преклонного возраста, выиграв множество международных регат в составе двойки.
Примечания