John Woodland Hastings - John Woodland Hastings
John Woodland Hastings | |
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Nascer |
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24 de março de 1927
Faleceu | 6 de agosto de 2014 |
(com 87 anos)
Nacionalidade | americano |
Cidadania | Estados Unidos |
Alma mater |
Swarthmore College , 1944-1947; BA 1947 ( programa de treinamento de oficiais médicos da Marinha V-12 )
Universidade de Princeton , 1948-1951; MA 1950, PhD. 1951 Johns Hopkins University , 1951-1953 Postdoctoral Fellow |
Conhecido por | Biologia circadiana fundadora |
Prêmios | OTAN Senior Fellow em Ciências, Foundation Curie, Orsay, França, 1977 |
Carreira científica | |
Campos | Bioluminescência , ritmos circadianos |
Instituições | Instrutor de Ciências Biológicas da Northwestern University 1953-1957
Professor assistente de Biochemistry University of Illinois 1957-1966 Professor de Biology Harvard University , 1966-1986; Paul C. Mangelsdorf Professor de Ciências Naturais da Harvard University 1986-2014 |
Tese | Concentração de oxigênio e intensidade de bioluminescência (1951) |
Orientador de doutorado | E. Newton Harvey |
Outros conselheiros acadêmicos | William D. McElroy |
John Woodland " Woody " Hastings , (24 de março de 1927 - 6 de agosto de 2014) foi um líder no campo da fotobiologia , especialmente bioluminescência , e foi um dos fundadores do campo da biologia circadiana (o estudo dos ritmos circadianos , ou ciclo vigília-sono). Ele era o Paul C. Mangelsdorf Professor de Ciências Naturais e Professor de Molecular e Celular Biologia na Universidade de Harvard . Ele publicou mais de 400 artigos e co-editou três livros.
A pesquisa de Hastings sobre bioluminescência focou principalmente na luminescência bacteriana (mais de 150 artigos) e dinoflagelados (mais de 80 artigos). Além de bactérias e dinoflagelados, ele, com seus alunos e colegas, também publicou artigos sobre os mecanismos bioquímicos e moleculares de produção de luz em fungos, cnidários , ctenóforos , poliquetas , insetos ( vaga - lumes e dípteros ), crustáceos ostracodes , milípedes , tunicados , e peixes com órgãos leves bacterianos. Seu laboratório produziu a primeira evidência de quorum sensing em bactérias, a evidência inicial dos mecanismos moleculares de regulação do relógio circadiano em organismos (primeiro usando luminescência de dinoflagelados e depois expandida para outras proteínas celulares ) e alguns dos estudos iniciais de transferência de energia em fluorescente verde proteínas (GFP) na luminescência cnidária .
Vida pregressa
Hastings morou em Seaford, Delaware, durante sua primeira infância; em 1937, juntou-se ao coro da Catedral de São João o Divino e frequentou o internato do coro, visitando a família durante as férias. Hastings mudou-se para a Lenox School em Lenox, Massachusetts, em 1941, para concluir o ensino médio, e se interessou por literatura, física, matemática, hóquei no gelo e basquete.
Premios e honras
Ao longo de sua carreira, Hastings recebeu vários prêmios e homenagens:
- Guggenheim Fellow , 1965;
- Eleito para a Johns Hopkins Society of Scholars, 1969;
- Eleito para a Academia Americana de Artes e Ciências , 1972;
- Membro Sénior da OTAN em Ciências, Fundação Curie, Orsay, França, 1977;
- Alexander von Humboldt Fellow , Bonn , Alemanha 1979-80 e 1993;
- Yamada Foundation Fellow, Osaka , Japão, 1986;
- Prêmio de Mérito NIMH , 1990 e 1994;
- Membro da American Academy of Microbiology , 2003;
- Prêmio pelo conjunto de sua obra da American Society for Photobiology , 2003;
- Eleito para a Academia Nacional de Ciências , 2003;
- Recebeu o Prêmio Farrell de Medicina do Sono por suas contribuições para e pela fundação do campo dos ritmos circadianos, 2006.
Carreira
Hastings começou seus estudos de graduação na Universidade de Princeton em 1948 no laboratório de E. Newton Harvey , o líder mundial em estudos de luminescência na época, e se concentrou no papel do oxigênio na luminescência de bactérias, vaga-lumes, crustáceos ostracodes e fungos. Ele recebeu seu PhD em 1951. Ele então se juntou ao laboratório de William D. McElroy , outro aluno de Harvey, na Universidade Johns Hopkins, onde descobriu os efeitos estimulantes da coenzima A e do controle de passagem pelo oxigênio da luminescência do vaga-lume, e que a flavina é um substrato na luminescência bacteriana.
Em 1953, ele se juntou ao corpo docente do Departamento de Ciências Biológicas da Northwestern University . Em 1954, ele iniciou uma longa colaboração com Beatrice M. Sweeney , que estava na Scripps Institution of Oceanography , na elucidação dos mecanismos celulares e bioquímicos da luminescência no dinoflagelado unicelular Lingulodinium polyedrum (anteriormente conhecido como Gonyaulax polyedra ). Um subproduto dessa pesquisa inicial foi a descoberta do controle circadiano da luminescência.
Em 1957, Hastings assumiu o cargo de professor na Divisão de Bioquímica do Departamento de Química da Universidade de Illinois em Urbana – Champaign, onde continuou seu foco em dinoflagelados e luminescência bacteriana e ritmos circadianos de dinoflagelados. Hastings ingressou no corpo docente da Universidade de Harvard como Professor de Biologia em 1966. Durante este período, ele continuou e expandiu seus estudos de ritmos circadianos em dinoflagelados e luminescência em bactérias, dinoflagelados e outros organismos. Ele foi eleito para a Academia Nacional de Ciências em 2003 e recebeu o Prêmio Farrell em Medicina do Sono por seu trabalho sobre ritmos circadianos em 2006.
Por mais de 50 anos, ele também foi afiliado ao Laboratório de Biologia Marinha em Woods Hole, Massachusetts. Ele foi o diretor do Curso de Fisiologia lá de 1962 a 1966 e serviu como curador de 1966 a 1970.
Interesses de pesquisa
Bactérias luminescentes : as investigações de Hastings sobre bactérias luminosas atuaram como um catalisador para as descobertas dos mecanismos bioquímicos envolvidos em sua produção de luz, a descoberta de uma flavina para ser um substrato em sua reação de luciferase , a determinação da regulação gênica das luciferases e a primeira evidência de quorum sensing , uma forma de comunicação bacteriana. No quorum sensing (inicialmente denominado autoindução), a bactéria libera uma substância no meio, o autoindutor. Quando a concentração dessa substância atinge um nível crítico (uma medida do número de bactérias em uma área limitada), a transcrição de outros genes específicos que foram reprimidos é ativada. Uma vez que o gene autoindutor sequenciado foi encontrado para ocorrer amplamente em bactérias gram-negativas quorum sensing tornou-se aceito no início de 1990. Sabe-se agora que em muitas bactérias patogênicas , há retardo na produção de toxinas , que servem para aumentar muito sua patogenicidade, o que é semelhante ao que acontece com as proteínas luciferase. Reduzindo sua produção de toxinas até que as populações bacterianas sejam substanciais, essas bactérias podem gerar grandes quantidades de toxinas rapidamente e, assim, inundar as defesas do hospedeiro.
Dinoflagelados luminescentes : No início de 1954 na Northwestern University , Hastings, seus alunos e colegas estudaram os aspectos celulares e moleculares da bioluminescência em dinoflagelados [especialmente Lingulodinium polyedrum (anteriormente Gonyaulax polyedra )]. Eles elucidaram as estruturas das luciferinas e luciferases , a organização e regulação de seus genes associados, mecanismos de controle temporal e a identidade subcelular real e localização dos elementos emissores de luz, que eles denominaram cintilões . Eles demonstraram que a reação é controlada por uma queda no pH quando um potencial de ação leva à entrada de prótons por meio de canais de membrana ativados por voltagem nos cintilões. Por meio de estudos de imunolocalização, o laboratório de Hastings mostrou que os cintilões são pequenas vesículas periféricas (0,4 μm) que contêm a luciferase e a proteína de ligação à luciferina. Mais recentemente, o laboratório descobriu que o gene da luciferase em Lingulodinium polyedrum e outras espécies estreitamente relacionadas contém três sequências homólogas e contíguas repetidas em uma espécie de "circo de três anéis com o mesmo ato em todos os três." No entanto, outro dinoflagelado luminescente, mas heterotrófico , Noctiluca scintillans , tem apenas uma única proteína, que parece possuir propriedades catalíticas e de ligação ao substrato em uma única proteína, em vez de proteínas separadas.
Ritmos circadianos dinoflagelados : usando Lingulodinium polyedrum como modelo, Hastings liderou nossa compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos no controle dos ritmos circadianos, que em humanos estão envolvidos no sono, jet-lag e outras atividades diárias. Seu laboratório mostrou que o ritmo da bioluminescência envolve uma síntese e destruição diária de proteínas. Como os mRNAs que codificam essas proteínas permanecem inalterados do dia para a noite, a síntese dessas proteínas é controlada no nível de tradução . Este trabalho agora foi expandido para outras proteínas da célula. Por outro lado, pulsos curtos de inibidores da síntese dessas proteínas resultam em mudanças de fase do ritmo circadiano, sejam atrasos ou avanços, dependendo de quando o pulso é administrado. Ainda em outro nível, os inibidores de fosforilação de proteínas também influenciam o período do ritmo.
Outros sistemas luminescentes : No início de sua carreira, Hastings desenvolveu técnicas para quantificar o nível de oxigênio necessário em uma reação luminescente para várias espécies diferentes, incluindo bactérias, fungos, vagalumes e crustáceos ostracodes. Este trabalho mostrou que a passagem de oxigênio é o mecanismo para o flashing do vaga-lume. Em outro trabalho, quando ele estava no laboratório de McElroy, ele examinou o mecanismo bioquímico básico da luciferase do vagalume e demonstrou que a coenzima A estimula a emissão de luz. Seu laboratório demonstrou pela primeira vez que a bioluminescência do celenterato verde in vivo ocorre por causa da transferência de energia da molécula luminescente ( aequorina ), que sozinha emite luz azul, para um emissor verde secundário que eles denominaram proteína fluorescente verde (GFP). Uma vez caracterizado e clonado, GFP se tornou uma molécula crucial usada como um repórter e ferramenta de marcação para estudar a ativação de genes e padrões de desenvolvimento. Osamu Shimomura , Martin Chalfie e Roger Tsien receberam o Prêmio Nobel de Química em 2008 por seu trabalho nesta notável molécula.
Morte
Hastings morreu de fibrose pulmonar em 6 de agosto de 2014 em Lexington, Massachusetts .
Publicações
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