John Woodland Hastings


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John Woodland " Woody " Hastings , (24 de marzo de 1927 - 6 de agosto de 2014) fue un líder en el campo de la fotobiología , especialmente la bioluminiscencia , y fue uno de los fundadores del campo de la biología circadiana (el estudio de los ritmos circadianos , o el ciclo sueño-vigilia). [2] Fue el Paul C. Mangelsdorf Profesor de Ciencias Naturales y Profesor de Molecular y Celular Biología en la Universidad de Harvard . [3] [4] [5] Publicó más de 400 artículos y coeditó tres libros. [5]

La investigación de Hastings sobre bioluminiscencia se centró principalmente en luminiscencia bacteriana (más de 150 artículos) y dinoflagelados (más de 80 artículos). [5] Además de las bacterias y los dinoflagelados, él, con sus estudiantes y colegas, también publicó artículos sobre los mecanismos bioquímicos y moleculares de la producción de luz en hongos, cnidarios , ctenóforos , poliquetos , insectos ( luciérnagas y dípteros ), crustáceos ostracodos , milpiés. , tunicados y peces con órganos de luz bacterianos. Su laboratorio produjo la primera evidencia de detección de quórum en bacterias, [6] evidencia temprana de los mecanismos moleculares de la regulación del reloj circadiano en organismos (primero usando luminiscencia de dinoflagelados y luego expandida a otras proteínas celulares ), [2] [7] [8] y algunos de los estudios iniciales de transferencia de energía en proteínas verdes fluorescentes (GFP) en luminiscencia cnidaria . [9] [10]

Vida temprana

Hastings vivió en Seaford, Delaware durante su primera infancia; en 1937, se unió al coro de la Catedral de San Juan el Divino y asistió al internado del coro, visitando a su familia durante las vacaciones. Hastings se mudó a Lenox School en Lenox, Massachusetts en 1941 para completar su educación secundaria y estaba interesado en literatura, física, matemáticas, hockey sobre hielo y baloncesto. [11] [12]

Premios y honores

A lo largo de su carrera, Hastings recibió numerosos premios y honores:

  • Becario Guggenheim , 1965;
  • Elegido miembro de la Johns Hopkins Society of Scholars, 1969;
  • Elegido miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias , 1972;
  • Miembro superior de ciencia de la OTAN , Fundación Curie, Orsay, Francia, 1977;
  • Alexander von Humboldt Fellow , Bonn , Alemania 1979-1980 y 1993;
  • Miembro de la Fundación Yamada, Osaka , Japón, 1986;
  • Premio al Mérito del NIMH , 1990 y 1994;
  • Miembro de la Academia Estadounidense de Microbiología , 2003;
  • Premio a la Trayectoria de la Sociedad Estadounidense de Fotobiología , 2003;
  • Elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias , 2003;
  • Ganador del Premio Farrell de Medicina del Sueño por sus contribuciones y por fundar el campo de los ritmos circadianos, 2006.

Carrera profesional

Hastings comenzó sus estudios de posgrado en la Universidad de Princeton en 1948 en el laboratorio de E. Newton Harvey , el líder mundial de estudios de luminiscencia en ese momento, y se centró en el papel del oxígeno en la luminiscencia de bacterias, luciérnagas, crustáceos ostracocos y hongos. Recibió su doctorado en 1951. [13] Luego se unió al laboratorio de William D. McElroy , otro estudiante de Harvey, en la Universidad Johns Hopkins, donde descubrió tanto los efectos estimulantes de la coenzima A como el control de la puerta por el oxígeno de la luminiscencia de las luciérnagas, y que la flavina es un sustrato en la luminiscencia bacteriana.

En 1953 se incorporó a la facultad del Departamento de Ciencias Biológicas de la Northwestern University . En 1954 inició una larga colaboración con Beatrice M. Sweeney , que estaba entonces en el Instituto Scripps de Oceanografía , para dilucidar los mecanismos celulares y bioquímicos de luminiscencia en el dinoflagelado unicelular Lingulodinium polyedrum (anteriormente conocido como Gonyaulax polyedra ). Un subproducto de esta investigación inicial fue su descubrimiento del control circadiano de la luminiscencia.

En 1957, Hastings luego ocupó un puesto de profesor en la División de Bioquímica del Departamento de Química de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, donde continuó su enfoque en dinoflagelados y luminiscencia bacteriana y ritmos circadianos de dinoflagelados. Hastings se incorporó a la facultad de la Universidad de Harvard como profesor de biología en 1966. Durante este período continuó y amplió sus estudios de los ritmos circadianos en dinoflagelados y luminiscencia en bacterias, dinoflagelados y otros organismos. Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 2003 [11] y recibió el Premio Farrell en Medicina del Sueño por su trabajo sobre los ritmos circadianos en 2006. [2] [14]

Durante más de 50 años también estuvo afiliado al Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts. Fue director del Curso de Fisiología de 1962-1966 y fideicomisario de 1966-1970.

Intereses de investigación [11]

Bacterias luminiscentes : las investigaciones de Hastings sobre las bacterias luminosas actuaron como catalizador de los descubrimientos de los mecanismos bioquímicos implicados en su producción de luz, [15] el descubrimiento de una flavina como sustrato en su reacción de luciferasa , [16] la determinación de genes regulación de las luciferasas, y la primera evidencia de detección de quórum , [17] una forma de comunicación bacteriana. En la detección de quórum (inicialmente denominada autoinducción), las bacterias liberan una sustancia en el medio, el autoinductor. Una vez que la concentración de esta sustancia alcanza un nivel crítico (una medida del número de bacterias en un área limitada),se activa la transcripción de otros genes específicos que habían sido reprimidos. Una vez que se descubrió que el gen autoinductor secuenciado existía ampliamente en bacterias gramnegativas, la detección de quórum se aceptó a principios de la década de 1990. Ahora se sabe que en muchas bacterias patógenas , existe un retraso en la producción de toxinas , las cuales sirven para aumentar enormemente su patogenicidad, esto es similar a lo que ocurre con las proteínas luciferasas. Al reducir su producción de toxinas hasta que las poblaciones bacterianas sean sustanciales, estas bacterias pueden generar cantidades masivas de toxinas rápidamente y, por lo tanto, hundir las defensas del huésped.

Dinoflagelados luminiscentes : a principios de 1954 en la Northwestern University , Hastings, sus estudiantes y colegas estudiaron los aspectos celulares y moleculares de la bioluminiscencia en los dinoflagelados [especialmente Lingulodinium polyedrum (anteriormente Gonyaulax polyedra )]. Aclararon las estructuras de las luciferinas y luciferasas , [18] la organización y regulación de sus genes asociados, los mecanismos de control temporal, [19] y la identidad subcelular real y la ubicación de los elementos emisores de luz, que denominaron escintillones . [20]Demostraron que la reacción está controlada por una caída en el pH cuando un potencial de acción conduce a la entrada de protones a través de canales de membrana activados por voltaje en los scintillons. [21] A través de estudios de inmunolocalización, el laboratorio de Hastings demostró que los escintillones son pequeñas vesículas periféricas (0,4 μm) que contienen tanto la luciferasa como la proteína de unión a luciferina. [22] Más recientemente, el laboratorio descubrió que el gen de la luciferasa en Lingulodinium polyedrum y otras especies estrechamente relacionadas contiene tres secuencias repetidas homólogas y contiguas en una especie de "circo de tres pistas con el mismo acto en las tres". [23] Sin embargo, otro luminiscente, pero heterotrófico, dinoflagelado, Noctiluca scintillans , tiene una sola proteína, que parece poseer propiedades catalíticas y de unión al sustrato en una sola proteína, en lugar de proteínas separadas.

Ritmos circadianos dinoflagelados : Utilizando Lingulodinium polyedrum como modelo, Hastings encabezó nuestra comprensión de los mecanismos moleculares implicados en el control de los ritmos circadianos, [24] que en los seres humanos están implicados en el sueño, el desfase horario y otras actividades diarias. Su laboratorio ha demostrado que el ritmo de la bioluminiscencia implica una síntesis y destrucción diaria de proteínas. [25] Debido a que los ARNm que codifican estas proteínas permanecen sin cambios de día a noche, la síntesis de estas proteínas se controla a nivel de traducción . [26]Este trabajo ahora se ha expandido a otras proteínas en la célula. Por otro lado, pulsos cortos de inhibidores de la síntesis de estas proteínas dan como resultado cambios de fase del ritmo circadiano, ya sea retrasos o avances, dependiendo de cuándo se administra el pulso. [27] En otro nivel más, los inhibidores de la fosforilación de proteínas también influyen en el período del ritmo. [28]

Otros sistemas luminiscentes : Al principio de su carrera, Hastings desarrolló técnicas para cuantificar el nivel de oxígeno requerido en una reacción luminiscente para varias especies diferentes, incluidas bacterias, hongos, luciérnagas y crustáceos ostracod. [29] Este trabajo mostró que la compuerta de oxígeno es el mecanismo para el destello de luciérnagas. [30] En otro trabajo, cuando estaba en el laboratorio de McElroy, examinó el mecanismo bioquímico básico de la luciferasa de luciérnaga y demostró que la coenzima A estimula la emisión de luz. [31] Su laboratorio demostró por primera vez que la bioluminiscencia de celenterados verdes in vivo se produce debido a la transferencia de energía de la molécula luminiscente ( aequorin), que solo emite luz azul, a un emisor verde secundario al que denominaron proteína fluorescente verde (GFP). [9] Una vez caracterizada y clonada, la GFP se ha convertido en una molécula crucial utilizada como informadora y herramienta de marcado para estudiar la activación genética y los patrones de desarrollo. [10] Osamu Shimomura , Martin Chalfie y Roger Tsien recibieron el Premio Nobel de Química en 2008 por su trabajo en esta notable molécula.

Muerte

Hastings murió de fibrosis pulmonar el 6 de agosto de 2014 en Lexington, Massachusetts . [1]

Publicaciones

  • Publicaciones de JW Hastings

Publicaciones Seleccionadas:

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Referencias

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enlaces externos

  • Perfil de la Academia Nacional de Ciencias del profesor J. Woodland Hastings
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