Эрик Вестхоф - Eric Westhof

Эрик Вестхоф
Родившийся
Эрик Вестхоф
Альма-матер
Награды
  • Премия Общества РНК за заслуги перед жизнью (2016)[1]
  • Médaille de la Société Française de Biochimie et Biologie Moléculaire (SFBBM) (2014 г.) [2]
Научная карьера
Поля
Учреждения
Интернет сайтwww-ibmc.u-strasbg.fr/ upr9002/ westhof/индекс.html

Эрик Вестхоф[3] француз биохимик рожден в Uccle (Бельгия ) 25 июля 1948 года. Член Академия наук,[4] руководитель отдела образования и обучения (DEF) и член совета директоров фонда «La Main à la pâte».[5] Он заслуженный профессор структурная биохимия на Страсбургский университет в Институте молекулярной и клеточной биологии.[6]

биография

После получения степени бакалавра в физические науки от Льежский университет, он проводил исследовательскую работу в Регенсбургском университете (Германия ) на Евратом грант с целью получения докторской степени в Льежском университете в 1974 году. Затем он стал научным сотрудником (на Стипендия Фулбрайта-Хейса ) на Университет Висконсина до 1977 г. в лаборатории профессора М. Сундаралингама. Благодаря EMBO Грант, затем он обосновался в 1981 году в Институте молекулярной и клеточной биологии Национальный центр научных исследований (IBMC-CRNS), аффилированный с Université Louis Pasteur (ULP-Страсбург) во Франции. В 1984 году он получил должность научного сотрудника (CR1) и был профессором структурной биохимии с 1988 года. С 2005 по 2016 год он был директором CNRS Научно-исследовательское подразделение «Архитектура и реактивность РНК "в Институте молекулярной и клеточной биологии (IBMC), где он был директором с 2006 по 2016 год. С 2003 по 2007 год он был председателем исследовательской комиссии факультета наук о жизни Университета Луи Пастера, где он был избранным членом Ученого совета с 2002 по 2006. Затем он был избран вице-президентом по исследованиям и докторантуре (2007-2008). Вместе с Аленом Беретцем он участвует в слиянии трех Страсбургских университетов и становится вице-президентом по исследованиям и докторантуре. в Страсбургском университете с 2009 по 2012 год.

Эрик Вестхоф - исполнительный редактор РНК журнал (CSHP), Исследования нуклеиновых кислот (OUP), а Журнал молекулярного распознавания (Вайли).

Область исследования

Его область исследований касается структурной биологии нуклеиновые кислоты (стереохимия, топология, моделирование и биоинформатика ) и особенно рибонуклеиновая кислота молекулы (РНК). Он разработал компьютерные инструменты, посвященные кристаллографический уточнение и компьютерная обработка нуклеиновых кислот.[7] Это привело к созданию превосходных трехмерных структур РНК. Эти инструменты уже более десяти лет используются кристаллографами нуклеиновых кислот во многих странах. В то время, когда была известна только структура транспортной РНК, он и Франсуа Мишель предложили трехмерную модель структуры ядра группы I. автокаталитический интроны.[8] Десять лет спустя кристаллография подтверждает архитектуру модели, открывая тем самым обширную область новых приложений в структурной биологии. Складывание других рибозимы (вирус гепатита дельта, рибонуклеаза P, рибозим шпильки) также был предложен. Спустя несколько лет после этих публикаций, независимые кристаллические структуры показали точность архитектуры складок и взаимодействий, ответственных за самосборку. Его опыт в моделировании структуры РНК привел его к сотрудничеству с несколькими группами. Так, с Ф. Экштейном и Т. Тушл первая модель рибозима с головой молотка была получена на основе данных флуоресценции.[9] Вместе с доктором Кочояном были представлены первые модели РНК-аптамеров, смоделированные на основе данных ядерного магнитного резонанса.[10] Совместно с W. Filipowicz и F. Kolb была опубликована модель связывания и расщепления двухцепочечной РНК DICER, объясняющая созревание микроРНК.[11]

Затем анализ кристаллографических структур и сравнение с теоретическими моделями позволили установить правила предсказания сворачивания РНК. В Neocles Leontis Эрик Вестхоф предложил онтологию пар между основаниями нуклеиновых кислот, которая позволяет автоматически аннотировать кристаллические структуры и биоинформатические исследования структурированных областей в последовательностях РНК;[12] Эта структурная биоинформатическая работа РНК позволила идентифицировать набор ограничений в последовательности, позволяющей создавать архитектурные модели РНК. Этот набор правил и ограничений, которые можно считать из выравнивания последовательностей и которыми можно манипулировать с помощью компьютера, позволяет им выводить архитектуры РНК, что важно для нашего понимания функции и структурной эволюции РНК.

Эрик Вестхоф расширил свои физико-химические, структурные и динамические исследования РНК на функциональные и эволюционные аспекты, а также на предсказание сильных и специфических молекулярных взаимодействий с молекулами, представляющими терапевтический интерес. Кристаллографические структуры многих комплексов между аминогликозидными антибиотиками и сайтом A 30S частицы эубактериальных рибосом [13] ясно показывают происхождение специфичности связывания и резистентности, вызванной этими аминогликозиды. Недавно вместе с Маратом и Гулой Юсуповыми и их сотрудниками было продемонстрировано детальное понимание ошибок декодирования из-за таутомерных форм пар между G и U.[14][15] Параллельно с Анри Грожаном новое представление генетического кода, закрепленное в рибосома Структуры, связанные с информационной РНК и транспортной РНК, и объединение очень многочисленных наблюдений за эффектами изменений в транспортной РНК представляет большой интерес.[16]

Другие статьи, основанные на анализе кристаллографических и биоинформатических структур, вызвали большое количество цитирований. В 1984 году Эрик Вестхоф и Марк ван Регенмортель Группа ученых продемонстрировала корреляцию, которая оказалась центральной в иммунохимии: эпитопы антигенов обычно обладают большей подвижностью, чем менее иммуногенные области белков.[17] С помощью Паскаля Ауффингера была установлена ​​важность и специфичность опосредованных атомами галогена связей в биологических макромолекулах и нуклеиновых кислотах.[18] Наконец, с консорциумом Genolevures,[19] они аннотировали некодирующие РНК дрожжей в дополнение к кодирующим генам и сравнили их между дрожжами.

Пары оснований нуклеиновых кислот

Природные основания нуклеиновых кислот образуют большое количество пар оснований по крайней мере с двумя водородные связи между ними. Эти водородные связи могут возникать между атомами, принадлежащими любому из трех краев краев нуклеиновой кислоты. Возможные комбинации приводят к классификации на двенадцать основных семейств, с Уотсон-Крик семья - одна из них.[12] В данном семействе некоторые пары оснований изостерический между ними, а это означает, что положения и расстояния между атомами углерода C1 ’очень похожий. Изостеричность пар Уотсона-Крика между комплементарными основаниями формирует основу спиралей РНК и результирующей вторичной структуры РНК (ковариации). Кроме того, несколько определенных наборов пар оснований, отличных от Watson-Crick, собираются в модули РНК, которые образуют повторяющиеся, довольно регулярные строительные блоки третичной архитектуры свернутых РНК. РНК модули являются неотъемлемой частью архитектуры РНК, поэтому не связаны с биологической функцией, специфически связанной с последовательностью РНК. РНК модули встречаются во всех царствах жизни и в структурированных РНК с различными функциями. Из-за химических и геометрических ограничений изостеричность между парами, отличными от Ватсона-Крика, ограничена, и это приводит к более высокой сохранности последовательности с коэволюцией (нейтральные сети ) в модулях РНК с, следовательно, большими трудностями в извлечении трехмерной информации из анализа последовательностей.

Таутомерия и распознавание пар оснований нуклеиновых кислот

Спирали нуклеиновых кислот распознаются в нескольких биологических процессах, таких как репликация нуклеиновой кислоты или рибосомальный переводной расшифровка. В полимеразы и рибосомальный сайта дешифрования, распознавание происходит на сторонах малых бороздок спиральных фрагментов. С использованием или без использования альтернативных конформаций, протонированных или таутомерный формы оснований, некоторые пары оснований с геометрией типа Ватсона-Крика могут формироваться и стабилизироваться.[14] Некоторые из этих пар с геометриями типа Ватсона-Крика расширяют понятие изостеричности за пределы числа изостерических пар, образованных между дополнительными основаниями.[15] Таким образом, эти наблюдения устанавливают ограничения и ограничения на геометрический отбор в молекулярном распознавании дополнительных пар Уотсона-Крика для обеспечения точности в процессах репликации и трансляции.[20]

Точность и эффективность рибосомного декодирования

Основные принципы декодирования мРНК сохраняются среди всех существующих форм жизни. Мы представляем комплексный взгляд на все сложные сети взаимодействия между мРНК, тРНК, и рРНК : внутренняя стабильность кодон -антикодон тримеры, пространственная конформация антикодоновой стебля-петли тРНК, присутствие модифицированных нуклеотидов, наличие пар не-Ватсона-Крика в спирали кодон-антикодон и взаимодействия с основаниями рРНК в сайте декодирования.[21] Мы получаем богатое информацией альтернативное представление генетический код стол. Новая организация из 64 кодонов является круговой с асимметричным распределением кодонов, что приводит к четкой сегрегации между GC -богатые 4-кодонные боксы и AU-богатые 2: 2-кодоновые и 3: 1-кодонные боксы.[16] Преимущество интеграции данных в эту систему кругового декодирования состоит в том, что все тРНК вариации последовательности могут быть визуализированы в рамках внутренней структурной и энергетической структуры для каждого организма и антикодон. В рамках этого нового представления множественность и сложность нуклеотидных модификаций, особенно в положениях 34 и 37 петли антикодона, значимо разделяются и хорошо коррелируют с необходимостью стабилизации пар кодонов-антикодонов, богатых AU, и предотвращения неправильного кодирования в разделенных блоках кодонов. Эта основанная на структуре сеть взаимодействий приводит к энергетически однородному декодированию всех тРНК, которые могут адаптироваться к клеточным ограничениям. Считается, что эволюция и расширение генетического кода изначально основывались на содержании GC с постепенным введением A / U вместе с тРНК. модификации и модификация ферменты. Это позволяет использовать большое разнообразие кодонов в зависимости от содержания GC в геноме, а также от количества и типов тРНК. Представление должно помочь инженерии генетического кода неприродных аминокислот.

Таким образом, чтобы максимизировать разнообразие в использование кодонов без увеличения количества различных тРНК (для расшифровки 61 смысловые кодоны ), клетки развили сложные наборы модификаций тРНК, которые закреплены в клеточных метаболических ферментативных путях. В генетический код не переводится универсально, и между организмами и в трех царствах жизни существует несколько различий. В каждом организме существует очень сильная связь между элементами, ответственными за надежность и эффективность процесса декодирования генетического кода. Множественность этих тесно взаимосвязанных элементов и интеграция различных потоков биологической информации в конечном итоге позволяют поддерживать тонкие клеточные гомеостаз и поместить процессы трансляции в центр клеточной деятельности.

Библиография

  • Э. Вестхоф и Н. Харди, Вода и биологические макромолекулы в складывании и самосборке биологических макромолекул, Макмиллан, Лондон, World Scientific, Сингапур, 1993 и 2014 гг.
  • Э. Вестхоф, Р.К. Hartmann, A. Bindereif, A. Schön, Справочник по биохимии РНК, Weinheim, Wiley-VCH, 2005, 2014
  • Э. Вестхоф и Н. Леонтис, Анализ и прогнозирование трехмерной структуры РНК, Берлин-Гейдельберг, Springer, 2012.

Членство в научных обществах

Членство в других академиях

Награды и награды

Рекомендации

  1. ^ http://www.rnasociety.org/wp-content/uploads/2016/02/RNA-Society-Newsletter-160210.pdf
  2. ^ http://www-ibmc.u-strasbg.fr/spip-arn/spip.php?article190&lang=fr
  3. ^ "Эрик Вестхоф".
  4. ^ а б "Академия наук".
  5. ^ "La Main à la pâte".
  6. ^ «ИБМК».
  7. ^ Westhof E, et al., «Кристаллографическое уточнение дрожжевой аспарагиновой транспортной РНК», J. Mol. Биол., (1985), 184, п. 119-145
  8. ^ Мишель Ф. и др., «Моделирование трехмерной архитектуры каталитических интронов группы I на основе сравнительного анализа последовательностей», J. Mol. Биол., (1990), 216, п. 585-610
  9. ^ Тушл, Т. и др., «Трехмерная модель рибозима в виде головки молотка, основанная на измерениях флуоресценции», Наука, (1994), 266, п. 785-789
  10. ^ Янг, Й. и др., «Структурные основы дискриминации лигандов двумя родственными РНК-аптамерами, разрешенные с помощью ЯМР-спектроскопии», Наука, (1996), 272, п. 1343-1347
  11. ^ Чжан, Х. и др., «Модели с единым процессинговым центром для человеческого дайсера и бактериальной РНКазы III», Клетка, (2004), 118(1), п. 57-68
  12. ^ а б Леонтис Н.Б. и др., «Геометрическая номенклатура РНК и классификация пар оснований РНК», РНК, (2001), 7, п. 499-512
  13. ^ Vicens Q, et al., «Кристаллическая структура паромомицина стыкована с эубактериальной рибосомой, декодирующей сайт A» Структура, (2001), 9,, п. 647-658
  14. ^ а б Демешкина Н. и др. «Новое понимание принципа декодирования на рибосоме», Природа, (2012), 484 (7393), п. 256-259
  15. ^ а б Вестхоф, Э. и др., «Распознавание пар оснований Уотсона-Крика: ограничения и ограничения из-за геометрического отбора и таутомерии», F1000Prime Rep, (2014), 6, п. 19
  16. ^ а б Грожан, Х. и др., «Комплексный, структурный и энергетический взгляд на генетический код», Нуклеиновые кислоты Res, (2016) 44, п. 8020-8040
  17. ^ Westhof E, et al., «Mondragon A, Klug A, Van Regenmortel MHV, Корреляция между сегментарной подвижностью и расположением антигенных детерминант в белках», Природа, (1984), 311, п. 123-126
  18. ^ Аффингер П. и др. «Галогенные связи в биологических молекулах. », Природа, (2004), 101(48), п. 16789-16794
  19. ^ Dujon, B., et al., «Эволюция генома дрожжей», Природа, (2004), 430(6995), п. 35-44
  20. ^ Dethoff, Elizabeth A .; Петцольд, Катя; Чу, Джитендер; Касиано-Негрони, Анетт; Аль-Хашими, Хашим М. (2012). «Визуализация временных малонаселенных структур РНК». Природа. 491 (7426): 724–728. Дои:10.1038 / природа11498. ISSN  0028-0836. ЧВК  3590852. PMID  23041928.
  21. ^ Огл, Джеймс М .; Рамакришнан, В. (2005). «СТРУКТУРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ В ТРАНСЛЯЦИОННУЮ НАДЕЖНОСТЬ». Ежегодный обзор биохимии. 74 (1): 129–177. Дои:10.1146 / annurev.biochem.74.061903.155440. ISSN  0066-4154.
  22. ^ «Общество РНК».
  23. ^ "Дом для науки в Эльзасе".
  24. ^ "Леопольдина" (PDF).
  25. ^ "Academia europaea".