Edwin W. Taylor es profesor adjunto de biología celular y del desarrollo en la Universidad Northwestern . [1] Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 2001. [2] Taylor recibió una licenciatura en física y química de la Universidad de Toronto en 1952; una maestría en química física de la Universidad McMaster en 1955 y un doctorado en biofísica de la Universidad de Chicago en 1957. [3]En 2001 Taylor fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias en Biología Celular y del Desarrollo y Bioquímica. [4]
Taylor ha hecho contribuciones a la forma en que los músculos se contraen y otras investigaciones citoesqueléticas relacionadas . Su investigación describió el primer modelo cinético de cómo los motores moleculares pueden convertir la energía química en fuerza mecánica . Descubrió varios motores de células moleculares, incluidos algunos que ayudan a que ciertos glóbulos blancos se muevan. También aclaró cómo la actina y la miosina crean movimiento en las células no musculares. [2] En 1950, Taylor, junto con Gary Borisy [5], quien era un estudiante de posgrado en el laboratorio de Taylor, [6] [7] descubrieron la proteína que es el componente básico de los microtúbulos , aunque el nombre de esa proteína, tubulina , no se acuñó hasta 1968. [ cita requerida ] En 1967 Taylor descubrió que la acción de la colchicina [8] que se une a las células podría modelarse mediante un solo tipo de sitios de unión, tal vez mostrando que podría existir un objetivo único. [9] Taylor pasa sus veranos en Woods Hole Research Center en Massachusetts . [10]
Educación
En 1952, Taylor obtuvo su licenciatura en física y química en la Universidad de Toronto. Recibió una Maestría en Ciencias de la Universidad McMaster en Química Física en 1955. [3] Durante este mismo año, Taylor asistió a la Universidad de Chicago, donde comenzó sus estudios de posgrado en Biofísica y descubrió su interés por investigar el mecanismo de la mitosis. Su Ph.D. disertación centrada en medir las tasas de procesos mitóticos. Pudo evaluar los husos y su tasa de crecimiento mediante la aplicación de microscopía de luz polarizada. [11] En 1957, obtuvo su Ph.D. en Biofísica de la Universidad de Chicago. [3]
Como becario postdoctoral, Taylor pasó dos años en el laboratorio de Francis Schmitt en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, investigando las propiedades de las proteínas de neurofilamentos con Peter Davison. Finalmente regresó a la Universidad de Chicago e introdujo su propio laboratorio. A principios de la década de 1970, Taylor se trasladó a la Unidad de Biofísica Muscular del Consejo de Investigación Médica en King's College, donde colaboró con Jean Hanson en un modelo simple del ciclo de contracción muscular. [11]
En 1999, Taylor pasó parte de su tiempo en el laboratorio de Gary Borisy en el Departamento de Biología Celular y del Desarrollo de la Universidad Northwestern. Mientras no estaba en el laboratorio, Taylor trabajó un puesto de medio tiempo como profesor Louis Block de Genética Molecular y Biología Celular en la Universidad de Chicago. [12]
Investigar
Taylor centró gran parte de su investigación en los mecanismos moleculares que regulan el movimiento de las células. [4] Sus hallazgos han contribuido a una mejor comprensión de los eventos químicos involucrados en los ciclos de contracción muscular. [12] A través de la investigación de motores moleculares, miosina con actina y kinesina con microtúbulos, Taylor estaba ansioso por descubrir el mecanismo cinético que dictaba los cambios estructurales responsables de la fuerza y el movimiento. [3] Su trabajo en el laboratorio no solo lo llevó al descubrimiento de la tubulina, la subunidad proteica de los microtúbulos, sino que también desarrolló el primer modelo cinético que explica cómo estos motores moleculares podían convertir la energía química en fuerza mecánica. [12] Para comprender mejor el ciclo de contracción, el modelo se derivó del músculo estriado para estudiar el mecanismo cinético del ciclo de la actomiosina ATPasa. El objetivo principal fue determinar cómo la hidrólisis de ATP por enzimas podría conducir a la generación de fuerza y movimiento. Sin embargo, la preocupación por Taylor surgió de las muy diferentes vías de reacción que siguieron la miosina y la kinesina, considerando la idea de que estos dos motores compartían características estructurales muy importantes. [4]
Investigar
El interés de Taylor en estudiar los mecanismos mitóticos llevó al uso de colchicina. Su alta afinidad por la unión a las células sugirió el potencial de aislar un complejo de colchicina con su proteína de unión. Taylor y el estudiante de posgrado, Gary Borisy, descubrieron que la colchicina era realmente específica y que su mayor actividad de unión se presentaba en células en división, aparato mitótico, cilios, colas de esperma y tejido cerebral. [13]
En 1967, Borisy y Taylor publicaron su trabajo, “El mecanismo de acción de la colchicina. Unión de Colchincine-3H a la proteína celular ". [8] El objetivo de su proyecto era demostrar que la proteína de unión a colchicina 6S es la subunidad de la proteína de los microtúbulos. [11] Observaron que la actividad de unión a colchicina tenía una correlación significativa con las fuentes abundantes en los microtúbulos, pero una ausencia en correlación con la actividad mitótica o la motilidad. Los microtúbulos conducen el huso mitótico, constituyen el surtido 9 + 2 de filamentos en los cilios y las colas de los espermatozoides, y participan en la mayoría de los procesos neuronales. Cuando Taylor concluyó la alta actividad de unión a colchicina en estas cuatro fuentes, los resultados le parecieron lógicos, considerando que los microtúbulos son la única estructura compartida entre las cuatro. [8]
Usando huevos de erizo de mar, Taylor y Borisy dirigieron otro experimento para demostrar aún más que la ubicación de los sitios de unión reside en el aparato mitótico. Cuando se extrajeron los husos del aparato mitótico y se suspendieron en un tratamiento de baja fuerza iónica, los microtúbulos se desintegraron y desaparecieron. En la extracción de baja fuerza iónica, se eliminó más del 80% de la actividad de unión a colchicina, incluidos los microtúbulos. [14] Como estas condiciones reducen la actividad de unión a colchicina, los resultados concluyen la ausencia de microtúbulos. [13]
Después de la introducción de la tubulina, Taylor estaba en conflicto sobre qué mueve los cromosomas y qué causaba que funcionara el sistema móvil. En la década de 1960, la miosina y la dineína eran las únicas estructuras potencialmente responsables. Sin embargo, solo la dineína pudo interactuar con los microtúbulos. Taylor dio prioridad a su enfoque en la actomiosina muscular para comprender completamente las consecuencias del acoplamiento mecanoquímico. En 1954, Hugh Huxley y Jean Hanson revelaron su modelo de filamento deslizante, proponiendo que a través de la contracción de una rama de la molécula de miosina, los enlaces miosina-actina pueden tirar del filamento de actina. El modelo estructural proporcionó claridad en la contractilidad, pero Taylor y otros investigadores no estaban seguros del papel de la hidrólisis de ATP. Taylor, consciente de que el ATP se hidroliza en la polimerización de la actina, no sabía si disociaba la actomiosina por contracción o relajación. [11] En 1979, Taylor y sus socios de investigación demostraron que la unión de la miosina a la actina, tras la liberación de un fosfato, producía una reducción significativa de la energía libre. [15]
Una vez que se descubrió la kinesina, una proteína motora y transportador anterógrado de vesículas en los axones, Taylor dedicó su tiempo a investigar el mecanismo cinético. [11] En 1995, Taylor y Yong-Ze Ma publicaron, "Mecanismo de la kinesina ATPasa de microtúbulos", señalando que la disociación del dímero K379 en la quinesina de microtúbulos se produjo después del paso de hidrólisis, en comparación con la disociación que se produce antes de la hidrólisis en el mecanismo de actomiosina. Esto provocó que Taylor se diera cuenta de que las diferencias compartidas entre los dos mecanismos pueden indicar que un paso diferente en el ciclo puede estar acoplado a la generación de fuerza. Encontró que la disociación del fosfato en el mecanismo de la actomiosina es un paso limitante de la velocidad lenta, mientras que este paso ocurre relativamente rápido para el mecanismo de la kinesina-microtúbulos. [16] La tasa límite se rige por la tasa a la que se disocia el ADP en el ciclo de hidrólisis. [17] Además, Taylor y Richard Lymn concluyeron en 1971 que el paso lento limitante de la actomiosina ATPasa podría atribuirse a la disociación limitante de la velocidad de los productos, ADP y fosfato de la enzima. Esto llevó a la idea de que la actina podría ser una influencia potencial en la tasa de disociación del producto en lugar del paso hidrolítico en su mecanismo de activación. [18] La miosina y la quinesina del músculo tienen dos dominios principales. [11] A medida que el ATP se une a un dominio principal, inicia la liberación de ADP del segundo dominio principal en el ciclo de hidrólisis. [17]
Taylor y otros autores correspondientes, Yvonne S. Aratyn, Thomas E. Schaus y Gary G. Borisy, publicaron el "Comportamiento dinámico intrínseco de Fascin in Filopodia" en 2007. Fascin es la proteína de reticulación primaria de actina en filamentos filopodiales, que son proyecciones celulares que ayudan en la motilidad de las células. Los resultados de su estudio mostraron que la agrupación de filamentos filopodiales requiere la desfosforilación de la fascina, que también puede iniciar la unión de actina de alta afinidad en los filopodios. Para que se formen filamentos filopodiales, el proceso depende de los ciclos de fosforilación o desfosforilación que sirven como indicadores primarios de la inactividad o actividad de la fascinación. [19]
Incluso doce años después, lo que siguió sin entenderse fueron los diversos grados de activación de filamentos delgados entre la miosina antes o después del golpe de potencia. [20] Las propiedades cinéticas de la miosina habían permanecido vagas y se habían empleado muchas técnicas para investigar más a fondo lo que quedaba desconocido. Una de estas técnicas en realidad fue instigada por Taylor y B. Finlayson en 1969 mediante la liberación de protones. [21] En 1987, S. Rosenfeld y Taylor evaluaron el mecanismo regulador del trifosfato de nucleósido subfragmento 1 de actina. Estaban interesados en la influencia que tiene la unión del calcio a la actina regulada sobre las velocidades del ciclo de la ATPasa. Para el paso de hidrólisis, solo hubo un pequeño cambio en la presencia de calcio. Por otro lado, para la disociación del ligando y los productos, la presencia de calcio para ATP condujo a una tasa aumentada de 10 a 20 veces. Estos resultados mostraron a Rosenfeld y Taylor que los pasos particulares en el ciclo de la ATPasa que fueron más afectados por la presencia de calcio fueron los pasos de transición, seguidos por la disociación del ligando del sitio activo. [22]
El ciclo de hidrólisis de ATP de actomiosina en la motilidad muscular tenía la intención de mostrar una correlación directa en la regulación de la hidrólisis de ATP y el golpe de potencia. Sin embargo, los experimentos que mostraron ausencia de hidrólisis de ATP no pudieron explicar la regulación. En “Investigación sobre el mecanismo de regulación de filamentos delgados por cinética transitoria y unión en equilibrio: ¿hay un conflicto?”, Taylor, junto con David H. Heely y Howard D. White, realizan una investigación y brindan más claridad al tema. En su investigación, confirman que la actividad de los filamentos delgados está influenciada principalmente por la tasa de disociación del fosfato inorgánico. Además, observaron que el punto focal regulador del filamento delgado, o el paso que libera el fosfato inorgánico, depende de la conformación de la miosina, así como del estado de unión del filamento delgado. [20]
Premios y honores
Publicado el 4 de marzo de 1999, The University of Chicago Chronicle escribe sobre el homenaje a Taylor en los Institutos Nacionales de Salud en Bethesda, Maryland, con un simposio de ciencia. El simposio se titula "Miosina, microtúbulos y movimiento" para reconocer las contribuciones y los esfuerzos de Taylor hacia estos campos en particular. [23] El 1 de mayo de 2001, Taylor fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias. Fue elegido por sus contribuciones cruciales a la bioquímica de la contracción muscular. Taylor es reconocido como el "padre de la investigación citoesquelética". [12]
Referencias
- ^ "Perfil de la facultad" . www.feinberg.northwestern.edu . Consultado el 26 de julio de 2020 .
- ^ a b "Academia Nacional de Ciencias: Facultad de Medicina Feinberg: Universidad Northwestern" . www.feinberg.northwestern.edu . Consultado el 26 de julio de 2020 .
- ^ a b c d "Edwin W. Taylor, PhD" . mgcb.uchicago.edu . Consultado el 26 de julio de 2020 .
- ^ a b c "Edwin Taylor" . www.nasonline.org . Consultado el 26 de julio de 2020 .
- ^ Usuario, Super. "Moviéndose sobre pistas transitorias" . EMBO . Consultado el 26 de julio de 2020 .
- ^ "Charla de descubrimiento: el descubrimiento de Tubulin" . iBiology . Consultado el 26 de julio de 2020 .
- ^ Crasta, Karen; Aneja, Ritu (septiembre de 2017). "50 años después ... el descubrimiento de la tubulina continúa avanzando en el tratamiento del cáncer" . Cáncer relacionado con endocrino . 24 (9): E3 – E5. doi : 10.1530 / erc-17-0273 . ISSN 1351-0088 . PMID 28808042 .
- ^ a b c Borisy, GG; Taylor, EW (1 de agosto de 1967). "EL MECANISMO DE ACCIÓN DE LA COLQUICINA Unión de Colchincina-3H a Proteína Celular" . Revista de biología celular . 34 (2): 525–533. doi : 10.1083 / jcb.34.2.525 . ISSN 0021-9525 . PMC 2107313 . PMID 6068183 .
- ^ "Hito 6: Hitos de la naturaleza en el citoesqueleto" . www.nature.com . Consultado el 26 de julio de 2020 .
- ^ "Edwin Taylor • iBiology" . iBiology . Consultado el 26 de julio de 2020 .
- ^ a b c d e f Taylor, Edwin W. (febrero de 2001). Pollard, Thomas D. (ed.). "Conferencia de EB Wilson: la célula como máquina molecular" . Biología molecular de la célula . 12 (2): 251-254. doi : 10.1091 / mbc.12.2.251 . ISSN 1059-1524 . PMC 30940 . PMID 11179412 .
- ^ a b c d "Tres profesores de la Universidad de Chicago nombrados miembros de la Academia Nacional de Ciencias" . www.uchicagomedicine.org . Consultado el 18 de abril de 2021 .
- ^ a b Wells, William A. (23 de mayo de 2005). "El descubrimiento de la tubulina" . Revista de biología celular . 169 (4): 552. doi : 10.1083 / jcb1694fta1 . ISSN 1540-8140 . PMC 2254804 .
- ^ Borisy, GG; Taylor, EW (1 de agosto de 1967). "El mecanismo de acción de la colchicina" . Revista de biología celular . 34 (2): 535–548. doi : 10.1083 / jcb.34.2.535 . ISSN 1540-8140 . PMC 2107308 . PMID 6035643 .
- ^ Taylor, Edwin W .; Trenlham, DR (enero de 1979). "Mecanismo de la actomiosina atpasa y el problema de la contracción muscular" . Revisiones críticas de CRC en bioquímica . 6 (2): 103-164. doi : 10.3109 / 10409237909102562 . ISSN 0045-6411 . PMID 156624 .
- ^ Ma, YZ; Taylor, Edwin W. (10 de octubre de 1995). "Mecanismo de la ATPasa de quinesina de microtúbulos" . Bioquímica . 34 (40): 13242-13251. doi : 10.1021 / bi00040a040 . ISSN 0006-2960 . PMID 7548088 .
- ^ a b Ma, Yong-Ze; Taylor, Edwin W. (enero de 1997). "Mecanismo de interacción de la cabeza de la ATPasa de microtúbulos-quinesina" . Revista de Química Biológica . 272 (2): 724–730. doi : 10.1074 / jbc.272.2.724 . PMID 8995356 . S2CID 46349201 .
- ^ Lymn, RW; Taylor, EW (7 de diciembre de 1971). "Mecanismo de hidrólisis de trifosfato de adenosina por actomiosina" . Bioquímica . 10 (25): 4617–4624. doi : 10.1021 / bi00801a004 . ISSN 0006-2960 . PMID 4258719 .
- ^ Aratyn, Yvonne S .; Schaus, Thomas E .; Taylor, Edwin W .; Borisy, Gary G. (octubre de 2007). Adams, Josephine (ed.). "Comportamiento dinámico intrínseco de Fascin en Filopodia" . Biología molecular de la célula . 18 (10): 3928–3940. doi : 10.1091 / mbc.e07-04-0346 . ISSN 1059-1524 . PMC 1995713 . PMID 17671164 .
- ^ a b Heeley, David H .; White, Howard D .; Taylor, Edwin W. (6 de mayo de 2019). "Investigación sobre el mecanismo de regulación de filamentos delgados por cinética transitoria y unión en equilibrio: ¿hay algún conflicto?" . Revista de fisiología general . 151 (5): 628–634. doi : 10.1085 / jgp.201812198 . ISSN 0022-1295 . PMC 6504287 . PMID 30824574 .
- ^ Finlayson, Birdwell; Taylor, Edwin William (1 de marzo de 1969). "Hidrólisis de nucleósidos trifosfatos por miosina durante el estado transitorio" . Bioquímica . 8 (3): 802–810. doi : 10.1021 / bi00831a007 . ISSN 0006-2960 . PMID 4238423 .
- ^ Rosenfeld, SS; Taylor, EW (25 de julio de 1987). "El mecanismo de regulación del subfragmento 1 de actomiosina ATPasa" . La revista de química biológica . 262 (21): 9984–9993. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 61063-4 . ISSN 0021-9258 . PMID 2956257 .
- ^ "Reconocimientos" . chronicle.uchicago.edu . Consultado el 18 de abril de 2021 .