芭芭拉·洛:x射线晶体学的先驱

勒夫与诺贝尔奖得主多萝西·霍奇金(Dorothy Hodgkin)的早期工作帮助开创了抗生素时代

芭芭拉·洛,哥伦比亚x射线晶体学家,大约1947年在加州
芭芭拉·洛(Barbara Low)在20世纪40年代的早期工作帮助揭示了青霉素分子的形状,这是世界上第一种抗生素,并帮助开启了抗生素时代。洛于1956年加入哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院。这是1947年左右,她在加州理工学院与莱纳斯·鲍林一起工作的照片。图片由芭芭拉·洛的庄园提供。

哥伦比亚大学的Barbara W. Low博士是早期在x射线晶体学领域获得突出地位的女性浪潮的一部分,这种技术可以通过分析x射线如何弯曲并从结晶形式的分子上反弹来揭示分子的三维形状。

20世纪中期,在男性主导的生物医学科学领域,她是为数不多的几位女性中的最后一位,她们建立了一种包容的文化,这种文化继续影响着其他科学家的职业生涯。

勒夫,哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院生物化学和分子生物物理学荣誉退休教授,于1月10日去世,享年98岁,标志着结构生物学领域一个非凡的生命和非凡时代的结束。

由于历史上的偶然,x射线晶体学领域在20世纪40年代初成为女性赋权的堡垒。“人们认为晶体学领域有很多女性,但事实并非如此,”她说海伦·伯曼博士美国罗格斯大学(Rutgers University)董事会杰出化学和化学生物学名誉教授。“不同的是,晶体学最早的一些先驱是女性。”

理解晶体学-第1部分:从蛋白质到晶体

英国科学家多萝西·克劳福特·霍奇金带头冲锋。作为一名晶体学家,霍奇金被排除在牛津大学教男教师的资格之外,被下放到萨默维尔学院——牛津大学的女子学院。伯曼说:“因此,她培训了一大批女性晶体学家,这些人又培训了其他女性。”

洛是霍奇金的明星学生之一,1943年从萨默维尔学院毕业,获得学士学位,然后在霍奇金的指导下在牛津大学攻读研究生。这对搭档在二战期间破解了青霉素的结构。

根据哥伦比亚大学结构生物学家的说法,这项工作“是一项杰作”韦恩·亨德里克森博士大学教授。“在当时,这是一项艰巨的任务,勒夫和霍奇金将当时的技术推向了新的极限。”

按照今天的标准,青霉素是一个小分子,但在1945年,当它的结构被发现时,它是用x射线晶体学解决的最大的分子。对青霉素分子的了解使化学家能够合成新的衍生物,从而催生出更好的抗生素,能够治疗更广泛的感染。

由于这项工作是战争努力的一部分,其中大部分在几十年里都是保密的。青霉素的结构是霍奇金所引用的成就之一1964年诺贝尔奖

1945年多萝西·霍奇金的青霉素分子模型
青霉素分子的模型,由多萝西·霍奇金于1945年建立。照片:科学博物馆集团/卢克·霍奇金/CC0 1.0

从牛津大学毕业后,洛移居美国,最终于1956年在哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医生学院定居,担任副教授。在那里,她巩固了自己作为一名创新研究者和一名苛刻但敬业的导师的声誉。

1962年夏天,伯曼以本科生的身份加入了洛的实验室。伯曼说:“她对我说,我的工作是每天筛选一颗水晶,所以我认为这是一个合理的要求,并且我做到了。”“后来,当我成为一名晶体学家时,我发现让一个孩子去做这件事相当具有挑战性。”

在哥伦比亚大学的实验室里,洛和她的团队取得了一系列重大进展,从胰岛素结构的早期研究到神经毒素的开创性研究。

洛在1952年还发现了一种叫做螺旋的基本蛋白质结构元素。“这是结构生物学家所熟知的蛋白质构象。最初人们认为它只在蛋白质中很少发生,但现在人们知道它是传统α螺旋中相当普遍的特征,”亨德里克森说。“这是她之前共事过的莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)在他著名的α螺旋发现中遗漏的东西。”

由Barbara Low于1953年出版的pi -螺旋结构
由芭芭拉·洛于1953年发现的pi-螺旋结构的侧面和俯视图。

勒夫的高标准和耐心的指导塑造了许多年轻科学家的职业生涯。伯曼说:“当时她给我留下了深刻的印象,以至于我决定要把晶体学作为我的终身事业。”

洛的影响力也延伸到了整个机构。“在大学的平权行动委员会,她非常强烈地希望哥伦比亚大学实现拥有多元化教师和劳动力的理想,”她说亚瑟·帕尔默博士生物化学与分子生物物理学教授。

事实上,同事们说,洛希望人们记住的不仅是她的科学成就,还有她对多样性的贡献。“她领导了一场运动,真正改善了女性在科学领域的处境,她为此受了很多伤,”他说菲利普·伯恩博士他是弗吉尼亚大学生物医学工程系的教授和数据科学斯蒂芬森主席,也是Low实验室的前博士后。

她的严肃与极大的慷慨相平衡。伯恩回忆起他在纽约获得博士后奖学金的经历:“我刚去那里的时候没有地方住,她让我住在她的地下室里。”伯曼和勒夫的学徒生涯发展成了一生的友谊,她还热情地回忆起勒夫:“对我来说,作为一个年轻女性,我想成为一名科学家,有她这样的导师真的很好。我对此永远心存感激。”

2012年,x射线晶体学家芭芭拉·洛和海伦·伯曼
2012年,x射线晶体学家芭芭拉·洛(右)和海伦·伯曼。照片:Christine Zardecki。