世界著名化学家

Leroy E. Hood

Leroy E. Hood; 1938年10月10日-、是美国的生物学家。华盛顿大学教授。DNA /蛋白质自动测序仪,自动合成仪等的开发者。他开发的这些设备为基因组学和蛋白质组学的发展以及生物学,化学和医学领域的研究做出了巨大贡献。

经历

19XX 加州理工学院 毕业
1964 约翰·霍普金斯大学 医学博士学位
1968 加州理工学院 博士后(指导教授:William J. Dreyer)
1970 加州理工学院 助理教授
1973 加州理工学院 副教授
1975 加州理工学院 教授
1980-1989 加州理工学院 生物学科 学科长
1992 华盛顿大学 教授
2000 Institute for System Biology 所长

获奖经历

2002 京都赏
2003 Lemelson–MIT Prize
2006 Heinz Award in Technology, the Economy & Employment
2009 Pittcon Heritage Award
2010 Kistler Prize
2011 National Medal of Science
2014 IEEE Medal for Innovations in Healthcare Technology
2019 科睿唯安引文桂冠奖

研究业绩

高灵敏度的蛋白质测序仪的开发

当Hood教授开始在加州理工学院学习时,他就计划将自己的研究生涯投入生物学和仪器科技领域。自从研究蛋白质化学以来,他首先对利用埃德曼降解法改良蛋白质测序仪产生了兴趣。就当时的技术而言,每次分析需要大量样品(毫克级)、Hood教授进行了如下改良1通过在气相而不是液相中进行埃德曼降解来减少样品损失、(2)开发了可以承受腐蚀性埃德曼试剂的阀门、从而开发了高灵敏的气相液相蛋白测序仪,可将所需样品量减少至微克级(1982年)。

DNA・肽自动合成仪的开发

大约在1970年代末,科罗拉多大学的Marvin Caruthers教授开发了一种用于DNA的化学合成方法(亚磷酰胺法)。。对开发自动化DNA合成仪感兴趣的Hood教授请Caruthers教授讲授亚磷酰胺法,并通过将Caruthers教授开发的反应进行自动化来开发自动化DNA合成仪(1983)。此外,他利用在蛋白质测序仪和DNA合成仪方面的开发经验开发了肽合成仪(1984年)。

DNA自动测序仪的开发

1975年、Walter Gilbert教授・Frederick Sanger教授、分别开发了使用化学降解·酶的DNA测序方法(1980年、诺贝尔化学奖)。Hood等人对这种方法的自动化很感兴趣,并根据Sanger教授报道的方法(双脱氧法/ Sanger法)进行了DNA测序仪的开发。

图1. 荧光标记的双脱氧核苷酸三磷酸(Dye-ddNTP)。

在Hood教授的方法中,将少量荧光标记的双脱氧核苷酸三磷酸(ddNTP)混合在DNA扩增溶液中(图1)。由于ddNTP在3’位没有羟基,因此当通过DNA聚合酶掺入时,DNA延伸在那里停止(图2)。

图2. Hood等人的DNA测序仪机制。

从这种反应溶液获得的产物是在各个位置片段化的DNA产物。通过毛细管电泳根据长度将其分离,并读取与每个碱基相对应的荧光信号以确定模板DNA的序列。Sanger教授等人开发了ddNTP法(脱氧法/ Sanger法),但他们的方法使用了放射性同位素标记,并在每次反应中添加了四个ddNTP中的一个,也就是说,有必要分别进行四个反应。作为Sanger方法的改进版本,Hood等人方法是用四种不同的荧光染料标记ddNTP,然后同时添加它们,从而一次性可以在单个毛细管中分离和分析产物。 此外,还克服了自动化方面的各种困难,并于1986年成功开发了自动DNA测序仪。

加州理工学院的Mike Hunkapiller博士和Lloyd Smith博士(现为威斯康星大学教授)都参与了该系列设备的开发。此外,这些设备通过一家名为Applied Biosystems的公司进行了商业化,并广为普及。

 

其他

当Hood教授与Caruthers教授谈论自动DNA合成仪时,Caruthers教授想知道为什么Hood教授会费心地使核酸合成自动化。因为当时,基因组学和蛋白质组学领域还没有得到发展,因此,人们对核酸合成仪的需求预计不会增长。

 

相关文献

  1. Hewick, R. M.; Hunkapiller, M. W.; Hood, L. E.; Dreyer, W. J. J. Biol. Chem. 1981, 256, 7990. Link
  2. Hunkapiller, M. W.; Hood, L. E. Science 1980, 207, 523. DOI: 10.1126/science.7352258
  3. Smith, L. M.; Sanders, J. Z.; Kaiser, R. J.; Hughes, P.; Dodd, C. Connell, C. R.; Heiner, C.; Kent, S. B. Nature 1986, 321, 674. Link
  4. Hood, L. Annu. Rev. Anal. Chem. 2008, 1, 1. DOI: 10.1146/annurev.anchem.1.031207.113113

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