Роберт Джозеф Пэйтон Уильямс MBE FRS (25 февраля 1926 — 21 марта 2015)Anon (2015). «Hill, H. A. O.; Thomson, A. J. (2016). „Robert Joseph Paton Williams MBE. 25 February 1926 — 21 March 2015“. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. London: Royal Society. 62: 541—570. doi:10.1098/rsbm.2016.0020. — английский химик, почётный научный сотрудник в колледже Уодхем, Оксфорд и почетный профессор в Оксфордском университетеAnon (2015). „In Memoriam RJP (Bob) Williams“. University of Oxford. Archived from the original on 6 March 2016.».

Ранние годы. Образование Роберт Джозеф Пэйтон Уильямс родился в Уолласи, графство Чешир, в семье таможенного офицера. Боб был вторым ребенком из четырех. С 1931 по 1937 год Боб посещал школу Святого Георгия в Уолласи. Затем родители оплатили обучение в гимназии. Именно тогда он начал проявлять большой интерес к химии. Ближе к концу учебы в школе Бобу было рекомендовано обратиться в Кембридж и Оксфорд. Не сумев выиграть место в Кембридже, он отправился в Оксфорд. Боб Уильямс поступил в Мертон-колледж в октябре 1944 года «Thomson, Andrew J (2015). „Professor Robert JP Williams FRS (25/2/1926-21/3/2015)“. JBIC Journal of Biological Inorganic Chemistry. 20 (4): 617—618. doi:10.1007/s00775-015-1262-6. ISSN 0949-8257.» . Роберт хотел изучать химические элементы в биологических системах, но не знал с чего начинать на начальном этапе обучения. В конце первого семестра Боб сомневался в своём выборе и даже подумывал о том, чтобы переехать в Ливерпульский университете. Но в итоге решил никуда не уходить.

Научная деятельность

Работа с Ирвингом Его преподавателем на третьем курсе стал химик-аналитик, доктор Гарри М. Н. Ирвинг. Темой исследований в лаборатории были органические реагенты, которые могли выделять ионы металлов из раствора в виде цветных комплексов. Данная тема привлекла Боба. В течение шести месяцев после начала работы, к Пасхе 1948 года, он установил порядок селективности связывания органического реагента дитизона с ионами металлов, таким образом:

Mg2+ < Mn2+ < Fe2+ < Co2+ < Ni2+ < Zn2+ < Cu2+

Этот порядок стабильности стал широко известным как ряд Ирвинга-Уильямса. Данное исследование было опубликовано Ирвингом и Уильмсом в журнале Nature в 1948 году. Это стало первой громкой работой в научной среде, которой он заявил о себе в научном мире. В течение двух последующих лет работы с Ирвингом Роберт смог подтвердить общность их ряда.«Williams, Robert Joseph Paton (1950). An investigation of the complex compounds of some metals (DPhil thesis). University of Oxford.» Исследования его докторской работы были включены в большую статью, опубликованную в 1953 году.

Работа в Швеции в 1950—1953 Во время обучения Уильям посетил лабораторию в Упсальском университете профессора Арне Тизелиуса, известного биохимика и Нобелевского лауреата. Также он встретился там с профессором Стигом Клэсоном. Оба занималист разработкой хроматографических методов для разделения белков. Боб был впечатлен лабораторным оборудованием по сравнению с оксфордским. После получения докторской степени Уильям приступил к работе в этих лабораториях в 1950 году. Там он узнал очень много об очистке белка. Очень быстро он разработал новый метод разделения молекул с использованием хроматографии, называемой сейчас градиентным элюционным анализом. Свои идеи в Швеции Боб в виде обзора под названием «Ионы металлов в биологических системах» опубликовал в журнале Biological Reviews в 1953 году. Это привлекло к нему внимание многих биологов, которые в дальнейшем стали его сотрудниками."Metal ions in biological systems. Biol. Rev. 28, 381—412 (http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-185X.1953.tb01384.x).»

Исследования по неорганической химии 1953—1961 В 1955 году Боб Уильямс поступил в колледж Уодхэм как преподаватель химии. Здесь он со своей командой продолжил исследования над стабильностью металл-ионных комплексов. Уильямс подробно описывает стабильность комплексов, образованных органическими лигандами и ионами первой серии переходных элементов (от Mn до Zn). Его работа подтвердила, что последовательность не зависит от химической природы лиганда (но была показана важность нестабильности лиганда). В документе также обсуждались электронные факторы, контролирующие стабильность ионов металлов, лежащих в основе этой последовательности, с точки зрения теории ионных и ковалентных связей Полинга с использованием гибридизации d, p и s-орбиталей. Был сделан вывод о том, что взаимодействие должно включать в себя увеличение ковалентности вдоль ряда. С 1956 года до середины 1960-х годов Боб Уильямс проводил исследования в Лаборатории неорганической химии с группами студентов, а также научными сотрудниками. Дальнейшие исследования были сосредоточены на химических свойствах комплексных ионов переходных металлов, которые, как известно, затем играют роль в захвате биологической энергии посредством переноса электронов. Перенос электрона зависит от изменения степени окисления иона металла. Ключевым свойством здесь является относительная стабильность состояния окисления в данной среде, характеризующаяся окислительно-восстановительными потенциалами. Боб проанализировал окислительно-восстановительные потенциалы Fe(III) и Fe(II) "1958, Absorption spectra of some ferrous and ferric complexes. J. Chem. Soc., 1153—1158 (http://dx.doi.org/10.1039/JR9580001153)» , и Cu (II) и Cu (I) "The oxidation-reduction potentials of some copper complexes. J. Chem. Soc., 2007—2019 (http://dx.doi.org/10.1039/JR9610002007)»., двух металлов, имеющих биологическое значение. Он с учениками показал, как ковалентность, размер и заряд ионов металлов влияют на окислительно-восстановительные потенциалы.

Биологическая работа с Бертом Валли Параллельно со своими исследованиями в лаборатории неорганической химии по химии ионов переходных металлов, Боб Уильямс начал изучать их роль в биологии, сотрудничая с биологами. При этом у него не было ни опыта экспериментов с белками, ни доступа к подходящим лабораториям для работы с ними. После публикации своего оригинального обзора 1953 года Уильям начал совместную работу с Бертом Валли, врачом из Гарварда, который анализировал содержание цинка в различных биологических клетках с использованием колориметрического реагента дитизона, который сам Боб изучал с Ирвингом. Валли заметил, что эритроциты из крови содержали относительно высокую концентрацию железа вследствие присутствия гемоглобина, но очень низкую концентрацию цинка, а в белых клетках было мало железа, но большое количество цинка. Он заинтересоапдся, имеет ли наблюдение более широкое значение, поскольку в то время не было известно, что цинк имеет значение в биологии. В течение приблизительно 15 лет Валли и Уильямс работали вместе. Они стали пионерами новой предметной области. Они разработали методы исследования связывания металлов, используя спектроскопические методы и сродство связывания, заменив ионы цветных металлов, такие как кобальт, на бесцветный цинк (метод изоморфного замещения). В 1968 году Валли и Уильямс выдвинули общую концепцию реакционной способности металлопротеинов, предположив, что белок вызывает появление необычного координационного числа и геометрии у ионов металлов, чтобы вызвать повышенную химическую реактивность для каталитической функции или быстрого переноса электрона. "Metallo-enzymes: the entatic nature of their active sites. Proc. Natl Acad. Sci. USA 59, 498—505 (available at http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC224700/pdf/pnas00116-0196.pdf).»

АТФ и Питер Митчелл Боб Уильямс посещал научные конференции по дыханию и слушал дискуссии о генерации АТФ, универсального биологического топлива, генерируемого в хлоропластах под действием фотонов и в митохондриях путем восстановления кислорода до воды одновременно с окислением сахаров. Известно, что последний процесс, гликолиз, включает фосфорилированные соединения, что приводит к образованию АТФ. Считалось, что промежуточные продукты, предшественники АТФ, были активированы фосфорилированными органическими соединениями. Изучая литературу, Боб заметил, что генерация одного интермедиата наряду с переносом электрона была общей для всех реакций органелл. Он предположил, что промежуточным звеном должен быть протон и что образование АТФ на каждом этапе влечет за собой миграцию протонов обратно к отрицательному заряду на органических молекулах. В 1959 году Боб дал первое описание этой совершенно новой идеи. Уильямс описал способ, которым электронный поток, стимулируемый светом или химическими превращениями, преобразуется в протонный градиент, который затем используется для образования АТФ. «1959 Coordination, chelation and catalysis. In The enzymes, 2nd edn (ed. P. D. Boyer, H. Lardy & K. Myrbäck), vol. 1, pp. 391—422. New York: Academic Press.» Почти сразу Уильямс получил письмо от д-ра Питера Митчелла, где тот просил объяснить свою гипотезу. Затем Уильямс обнаружил, что Митчелл включил некоторые его пояснения в свои работы без отсылок на их переписку. В 1978 году Митчелл был удостоен Нобелевской премии по химии за свою теорию хемиосмоса, опубликованную в 1961 году и определяемую как синтез АТФ посредством градиента белка через мембрану, приводящего к конденсации фосфата с образованием АТФ. Эти события привели к необычно длительной дискуссии в литературе, обостренной присуждением Нобелевской премии, о приоритете идеи синтеза АТФ посредством протонной электрохимической связи.

Исследования с 1965 года Этот год стал переломным в научной жизни Уильямса. Предыдущая совместная работа с Валли и другими биологами дали ему уверенность, что он может добиться успеха в биологии. Но необходимо работать с белками напрямую. В 1965-66 Боб провел учебный год в Гарвардской медицинской школе. Боб читал лекции на курсе биохимии для выпускников, читающих медицину. Также много читал в библиотеке и начал исследование с профессором Джином Кеннеди.«Day, Peter (1965). Light induced charge transfer in solids (DPhil thesis). University of Oxford. OCLC 944386301.» Боб отказался от стипендии по химии и попросил назначить ему стипендию по биохимии. Руководство Уэдхэма неохотно согласилось, но только при условии, что понизят зарплату. С 1966 году Боб Уильямс становиться биохимиком в области преподавания и исследований. Он активно реализовывал свои идеи в Оксфордской ферментной группе, которая была официально учреждена в октябре 1969 года. Боб Уильямс применил технологию ЯМР для изучения структуры и динамики металлопротеинов. В 1972 году его избрали на стипендию Королевского общества, а в 1974 году он был удостоен звания профессора Королевского общества Нейпира с освобождением его от всех преподавательских обязанностей и предостаением ему необходимого времени для исследований. Вместе со своей командой разработал методы привязки пиков ЯМР определенным остаткам, используя парамагнетизм эндогенных кофакторов металлов, включая гем в цитохроме, а также ионы лантаноидов в качестве экзогенного сдвига и расширения реагентов. Сигналы от ароматических остатков позволили измерить степень вращательной подвижности как на поверхности белка, так и внутри, что дало первое доказательство относительного движения α-спиралей белка. Используя лизоцим в качестве модели с импульсными методами ЯМР для измерения медленных скоростей обмена, локальных перемещений групп и небольших сегментов, он продемонстрировал применение этих методов для быстрого распознавания и связывания субстрата. Были также изучены переходы порядок-беспорядок в ответ на связывание ионов кальция и цинка в кальмодулине, остеокальцине и металлотионине.«B. L. Vallee & R. J. P. Williams (1968). „Metalloenzymes: the entatic nature of their active sites“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 59 (2): 498—505. doi:10.1073/pnas.59.2.498. PMC 224700. PMID 5238980.»«Anon (2015). „R J P Williams (1926—2015)“. University of Oxford. Archived from the original on 9 February 2016.»

Биоминералы