Эмиль Л. Смит (; 5 июля 1911, Нью-Йорк — 31 мая 2009, Лос-Анджелес, Калифорния) — американский биохимик, внесший значительный вклад в химию белка, развитие методов очистки, описания структуры и секвенирования ферментов. Первым указал на составную природу хлорофилла-белковых комплексов в зелёных растениях и постулировал необходимость ионов металлов для каталитической активности пептидаз.
Ранние годы Эмиль Смит родился 5 июля 1911 года в Нью-Йорке в семье иммигрантов. Отец был родом с Украины, и поначалу работал портным в . Позже ему удалось открыть небольшой магазин и тем самым обеспечить своей семье достойную жизнь. Мать Эмиля родилась в Белоруссии и была домохозяйкой. У Смитов было два ребенка: Эмиль и Бернард, который родился в 1907 г. Родители не имели образования, но всячески поощряли интерес детей к науке и искусству. Благодаря этому, Бернард стал уважаемым книжным редактором, продюсером и писателем, а Эмиль — учёным и педагогом.
Таланты Эмиля рано проявили себя. В девять лет, под влиянием соседа, который был радиоинженером, Смит начал собирать небольшие радиоприёмники, которые он и его друг продавали родственникам и знакомым. Закончив экстерном Нью-Йоркскую публичную школу, он в возрасте 16-ти лет поступил в .
Поступив в Колумбийский университет, Эмиль попал под влияние двух одарённых учителей: Джеймса Ховарда МакГрегора, преподававшего углубленный курс эволюции и генетики, и Джона Морриса Нельсона, который читал лекции по органической химии и активно интересовался ферментами. Эти два профессора и привили Эмилю интерес к изучение белков — к той области, где нити биологии и органической химии тесно переплетены между собой.
После получения степени бакалавра в 1931 году, Эмиль продолжил обучение на факультете зоологии Колумбийского университета. В стране был разгар Великой депрессии, поэтому Эмиль, чтобы обеспечить себя, был вынужден преподавать по 12 часов в неделю, параллельно занимаясь исследованиями.
В свой первый год учёбы в магистратуре Смит посещал курс сенсорной физиологии Селига Хехта, который был основоположником исследований в области общей физиологии и физиологии зрения. Эмиль выбрал Хехта в качестве наставника. Их совместная работа привела к нескольким публикациям.
В своей докторской работе Эмиль изучал зависимость фотосинтеза от интенсивности света и концентрации диоксида углерода. Результаты привели его к выводу, что фотосинтез в зелёных растениях представляет собой сложный механизм с участием более чем одной фотохимической реакции, — идее, которая расходилась с общепринятой работой Отто Варбурга.
Смит отметил, что его математическая формулировка ограничения скорости фотосинтеза может быть использована как критерий для обоснования любого теоретического описания процесса фотосинтеза. Эта формулировка и в самом деле отлично выдержала испытание временем. На 2009 год она оставалась лучшей эмпирической формулировкой для модельной , что подтверждено сравнением с экспериментальными данными по .
Начало научной карьеры После защиты диссертации Эмиль всерьёз заинтересовался химией белков. Во время своего пребывания в Колумбии он проводил исследование хлорофилла в зелёных листьях с целью выяснения его структуры. Данная работа стала логическим следствием его диссертации на тему фотосинтеза и предпосылкой к последующему труду, посвящённому белкам.
В лаборатории Хехта использовалась методика солюбилизации природного родопсина путём экстракции сетчатки водным раствором содержащим детергент дигитонин. Когда Эмиль применил этот метод к измельченным листьям, хлорофилл солюбилизировался, и спектр раствора был очень похож на спектр неповреждённых листьев, но смещён в длинноволновую область по сравнению с растворами смесей a и b хлорофилла в органическом растворителе. Экспертиза экстракта в ультрацентрифуге показала, что хлорофилл был осаждён частицами, имеющими молекулярный вес, превышающий 70,000. Это привело к выводу, что «…классические исследования хлорофиллов и каротиноидов были связаны с простетическими группами чрезвычайно сложных специфических катализаторов, возможно аналогичных гемоглобину…». Этот фундаментальный вклад игнорировался в течение почти пятидесяти лет.
По рекомендации Хехта Эмиль подал заявку на стипендию Гуггенхайма и получил её для поездки в Кембридж, куда он прибыл в сентябре 1938 года.
К концу 1930-х годов, Кембриджский университет был одним из ведущих в исследовании структуры и свойств белков, а лаборатория Дэвида Кейлина в Молтенском институте особенно привлекательна в этом отношении. В беседе с Кейлином Смит выразил интерес к солюбилизации цитохромоксидазы растворами, содержащими соли желчных кислот, к подходу, который признан успешным в подготовке родопсина. Но Кейлин рекомендовал продолжать исследования хлорофилл-белкового комплекса. Эта работа была внезапно прервана в сентябре 1939 года в связи с началом Второй мировой войны, в это время Смит был вынужден вернуться в Нью-Йорк.
Хехт принял Эмиля обратно в свою лабораторию в Колумбии. Там Эмиль имел доступ к спектрофотометру и другому оборудованию, необходимому для завершения его исследований хлорофил-белкового комплекса и подробного описания результатов.
При изучении данного комплекса он сотрудничал с Эдвардом Пикелсом, который вместе с Джесси Бимсом являлся разработчиком передовых пневматических моделей высокоскоростной аналитической ультрацентрифуги. Ими была проведена оценка из константы седиментации, молекулярной массы хлорофилл-белкового комплекса, которая составила примерно 265,000. Эти исследования демонстрировали, что в соответствующих детергентах белки фотосинтетического аппарата могут быть солюбилизированы, что хлорофилл и каротиноиды оставались белково-связанными и что спектроскопические свойства хлорофиллового комплекса в видимой области соответствуют измеренным в естественных условиях для зеленых листьев.
На остатки стипендии Гуггенхайма за второй год Эмиль в 1940 году переехал в Нью-Хейвен работать на с Хьюбертом Б. Викери, энергичным и талантливым главным биохимиком. Здесь он приобрел опыт в методах белковой изоляции, в количественном анализе азота и серы, а также в гравиметрическом анализе некоторых аминокислот.
Эмиль участвовал в исследовании глобулина семян конопли, который, как было показано, может служить источником белка для рациона животных и выступать в качестве замены эдестину. Однако закон о марихуане 1937 г. установил ограничения на её распространение и тем самым прервал ход исследования. Тем не менее, Эмиль преуспел в выявлении легкодоступной замены с очень похожим аминокислотным составом — глобулина из семян тыквы (Cucurbita pepo).
Сроки выплачивания стипендии Гуггенхайма подошли к концу осенью 1940 года, а работы в университете тогда было мало. Благодаря поддержке своего одногруппника и близкого друга из Колумбийского университета , который работал с в Рокфеллеровском институте в течение нескольких лет, Эмиль продолжил свою работу в области химии белка и энзимологии в лаборатории Бергманна. Макс, который был последним из учеников Эмиля Фишера, считался наиболее выдающимся исследователем в области химии белка в мире, привлекал к работе в лаборатории исключительно одарённых учёных. Современниками Эмиля в группе Бергманна были Уильям Стайн, Стэнфорд Мур, , Клаус Хоффман и , ставшие его друзьями на всю последующую жизнь. Два года он провёл в Рокфеллерском институте определяя направление для будущих исследований.
Изучая стереоспецифичность реакций катализируемых протеолитическим ферментом (протеазой) соответствующих белковых субстратов, Бергманн пришёл к выводу, что распознавание хирального углерода энзимом требует, чтобы хотя бы 3 группы, окружающие атом углерода, взаимодействовали с ферментом. Данная теория была названа «теорией полисродства». Данные о том, что первичный кишечный эрестин гидролизует и L-лейцил-глицин и D-лейцил-глицин, поставило под сомнение теорию полисродства. Бергманн попросил Эмиля провести раздельную денатурацию, чтобы показать, что активность кишечного эрестина была обусловлена различными ферментами. Эмиль решил использовать свой собственный опыт очистки белков наряду с методами. разработанными в лаборатории Кейлина, чтобы выделить фракции, которые обладали активностью только по отношению к L и D-изомерам, и тем самым привести доказательства, что различные ферменты вызывают расщепление двух пептидных стереоизомеров. Эмилю также удалось показать, что активность очищенной L-лейцин-аминоэкзопептидазы зависит от присутствия ионов марганца и магния.
Работа в Squibb & Sons Эмиль был погружен в исследования пептидов, когда вновь вмешалась Вторая мировая война. В течение нескольких дней после нападения японцев на Перл-Харбор 7 декабря 1941 года, Соединённые Штаты объявили войну Японии, Германии и Италии. Чтобы внести свой вклад в национальную оборону, Бергманн сосредоточил свои исследования на синтетических, аналитических и неорганических задачах, связанных с химическими отравляющими веществами, в особенности с азотистыми ипритами.
Эмиль не был готов к новому направлению в исследованиях Бергманна. Однако запрос из фармацевтической компании E.R. Squibb & Sons предлагал Эмилю возможность внести важный вклад в оборону страны. Squibb обеспечивал США фракциями крови. Военно-морской флот и морская пехота предлагали нанять его в качестве биофизика-биохимика в программе фракционирования крови. Эмиль принял предложение и в конце июня 1942 года переехал в Нью-Джерси, в город Нью-Брансуик.
Присоединившись к Squibb, Эмиль столкнулся с большими проблемами. У него не было прежде опыта работы в промышленности, управлении персоналом, который был плохо подготовлен к производству высокочистых биологических продуктов. А производство необходимо было запустить в короткие сроки. Так он описывал сложившуюся ситуацию в интервью:
Все эти препятствия вскоре были преодолены, и группа начала производить ампулы со стерильными растворами сывороточного альбумина в большом масштабе, а затем со временем и гамма-глобулин, фибриноген, протромбин и д.р. Эмилю повезло работать под руководством Тиллмана Д. Гэлоу, который был превосходным учёным и учителем, с более чем 10-летним опытом работы в Squibb. Отдел работал с широким кругом терапевтических препаратов от противоядий до инсулина. Эмиль и Гэлоу сотрудничали в работе по характеризации белков, ответственных за антитоксическую активность гипериммунной плазмы лошади.
В период с 1942 по 1946 гг., работая в Squibb, Эмилю также удалось завершить значительный объём фундаментальных исследований, которые вошли в 8 публикаций в Journal of Biological Chemistry за 1946—1947 годы. Эмиль оставил Squibb в 1946 г., но компания сохранила его в должности генерального консультанта на ближайшие 20 лет.
Когда война закончилась, он стремился вернуться в академические круги, чтобы поделиться своими идеями с близкими друзьями.
Университет Юты В 1942 году в Университете Юты была создана 4-летняя медицинская школа. Максвелл М. Уинтроб, выдающийся гематолог, был назначен в 1943 году деканом факультета медицины с задачами набора студентов и разработки научно-исследовательской программы.
Закон о службе общественного здравоохранения, который был принят 1 июля 1944 года, уполномочил министра здравоохранения выделить гранты в помощь университетам, больницам, лабораториям и другим государственным или частным институтам. Уинтроб подал заявку в Национальный институт здравоохранения США (NIH) на получение гранта для поддержки программы по изучению мышечной дистрофии, наследственных и других расстройств, связанных с нарушением обмена веществ. Мускульной дистрофии наследственного типа были подвержены многие семьи в Юте, а огромное количество генеалогических данных мормонов являлось ценным активом для предполагаемого исследования. Заявка была одобрена.