Ботвиник, Мария Моисеевна

Мария Моисеевна Ботвиник (реже встречается написание Ботвинник; 23 октября 1901, Минск — 17 апреля 1970, Москва[1]) — советский химик-органик, доктор химических наук, учёный, специалист в области химии белка, в частности, оксиаминокислот . Впервые в России синтезировала важнейшие оксиаминокислоты и их производные, значительно продвинула химию в решении вопроса о роли гидроксила в белке, механизмах действия ферментов.

Мария Моисеевна Ботвиник
Дата рождения 23 октября (5 ноября) 1901
Место рождения Минск
Дата смерти 17 апреля 1970(1970-04-17) (68 лет)
Место смерти Москва, СССР
Страна
Научная сфера Химия, Биология
Место работы МГУ им. М.В.Ломоносова
Альма-матер Физико-математический факультет МГУ
Учёная степень доктор химических наук
Учёное звание доцент
Научный руководитель Зелинский Николай Дмитриевич, Гаврилов Николай Иванович

Биография

Родилась в еврейской семье. Отец был служащий (управляющий фабрикой).

В 1918 г. окончила 88-ю трудовую школу в Москве. В 1918-23 гг. служила в Наркомпроде, затем в Хлебопродукте в должности конторщика, делопроизводителя, заведующей отделением, секретаря отдела, корреспондента. В 1924—1925 гг. преподавала естествознание и экономическую географию в средней школе 34.

В 1919 г. поступила на физико-математический факультет МГУ и в 1927 г. окончила Химическое отделение, защитив дипломную работу «Об ангидридном комплексе эдестина, содержащем гексониевые основания» (1929г)[2]. В 1928—1929 г. работала препаратором и лаборантом Химического отделения . В 1929—1931 гг. — в аспирантуре химфака (научный руководитель Н. Д. Зелинский). После окончания аспирантуры в 1931 г. была оставлена работать на Химфаке МГУ ассистентом, преподавала органическую химию. Научную работу вела в лаборатории химии белка, руководителем которой был Н. Д. Зелинский, а заместителем Н. И. Гаврилов. Одновременно работала старшим научным сотрудником биохимического Института им. Баха. В 1935 г защитила кандидатскую диссертацию и получила звание доцента кафедры органической химии. Хорошо владела тремя языками: французским, английским, немецким. В 1941 г. эвакуировалась вместе с университетом в Ашхабад, где наряду с МГУ работала старшим научным сотрудником в Туркменском филиале АН СССР. В 1956 г защитила диссертацию на степень доктора химических наук. Имеет более 50 печатных работ. С 1967 г — старший научный сотрудник кафедры химии природных соединений Химфака МГУ. Более 20 лет Мария Моисеевна читала спецкурс для студентов, специализирующихся в области химии белка. Будучи эрудированным ученым в области органической химии, прекрасным лектором и педагогом, она пользовалась заслуженным авторитетом среди сотрудников и студентов Химического факультета.

Мария Моисеевна активно участвовала в общественной работе: до 1929г была библиотекарем на фармзаводе № 2. В 1929—1934 г на выборной работе: секретарём месткома; заведующей производственным сектором; членом вузовско-аспирантского бюро; председателем местного аспирантского бюро, секретарём бюро секции научных работников (СНР), агитатором студенческих групп. Была членом вузбюро СНР по шефству над кавалерийской бригадой.

Награды: медаль «За трудовую доблесть во время Великой Отечественной войны» (1946г), многочисленные почётные грамоты и благодарности за общественную, педагогическую и научную работы от руководства химического факультета и Университета (1931—1941 гг.).

12 января 1970 г. была уволена с должности в связи с уходом на пенсию[3].

Научная деятельность

Мария Моисеевна в различные периоды становления науки о белках занималась актуальными проблемами химии белков и пептидов, изучением структуры и свойств производных аминокислот. В начале своей научной деятельности, будучи ещё аспиранткой у Гаврилова Н. И. она изучала и дополняла вместе с ним дикетопиперазиновую теорию строения белка. В рамках этой теории исследовались ангидридные комплексы, об одном из которых (выделенном из белка эдестина) была опубликована статья, дискуссионного характера, содержащая ценную информацию, отражающую представления о строении белков в России и во всём мире на момент её написания (1929 г). [2]

Дикетопиперазины составляли важное направление ранних исследований Ботвиник, они упоминаются и в статье «К вопросу о лактам-лактамной перегруппировке» (1937)[4]. В этой работе решена проблема неопределенности формы амидов путём определения двойной связи по углерод-азоту, так как последняя специфична только для лактимной перегруппировки. В качестве метода для изучения перегрупировки амидной связи была использована реакция Прилежаева: действие пербензойной кислоты на двойную связь. Заинтересовавшись пербензойной кислотой, М.М. Ботвиник уже со своими коллегами и учениками стала расширять исследования, чтобы понять, насколько глубоко и по какому механизму идет окисление этой кислотой. Дело в том, что использование пербензойной кислоты в качестве реактива для качественного, а тем более количественного определения двойной связи углерод-азот требовало более детального изучения характера окисления. С одним из своих первых студентов, М.А. Прокофьевым, они изучили окисление этим реактивом имидазола и его производных. Имидазольное кольцо было удобно для данного исследования, так как оно является очень стабильным. Кроме того, эта группировка широко распространена в белке. Соотношение азотосодержащих соединений было практически не изучено [5]. В данной работе был выяснен механизм окисления имидазольного кольца. Окисление шло через стадию двуокиси и приводило к мочевине:

Несмотря на то, что дикетопиперазиновая теория развивалась вплоть до конца 40-х годов ХХ века, М. М. довольно быстро поняла ложность этой теории и осталась преверженицей пептидной теории Э. Фишера, которую она преподавала студентам и ученикам. Дальнейшая работа М. М. была посвящена оксиаминокислотам, в особенности серину. Область оксиаминокислот привлекала в 40-е г. внимание многих исследователей. Выделение из белков треонина, эфиров фосфорной кислоты с оксиаминокислотами, данные о значении гидроксильной группы при ферментативном расщеплении белка показывали, что оксигруппа, а, следовательно, и оксиаминокислоты играют определенную и, может быть, немаловажную роль в белках.

Но знания об этой группе аминокислот в 1930-е годы были довольно скудными. Особенно мало было известно об оксиаминокислотах жирного ряда. В связи с этим возникали трудности выделения и определения этих соединений. Вполне доказанными в белке можно было считать: тирозин, оксипролин, серин, треонин и b-оксиглютаминовую кислоту. Данные об b-оксивалине, оксилизине, окситрептофане и ряде других требовали подтверждения. Так, треонин, впервые упоминаемый В. С. Садиковым и Н. Д. Зелинским[6] в 1923г, был окончательно доказан в белках только в 1935г после выделения из фибрина крови.

В поисках специфичных особенностей оксиаминокислот Ботвиник и её группа остановились на реакции дегидратации, характерной для b-оксикислот. Однако при подходе к исследованиям они столкнулись с не разработанностью методов синтеза оксиаминокислот.

Было установлено, что наилучшим и универсальным методом синтеза b-окси-a-аминокарбоновых кислот является синтез треонина из кротоновой кислот. Он заключается в реакции непредельной кислоты с ацетатом ртути в растворе метилового спирта. После аминирования аммиаком и отщепления метоксигруппы бромистоводородной кислотой образуется b-окси-a-аминокислота.

Далее была найдена характерная реакция для b-окси-a-аминокарбоновых кислот жирного ряда — дегидратация бензойным ангидридом с образованием ненасыщенных азалактонов. Установлено, что дегидратация происходит после предварительной циклизации. Так же был изучен гидролиз азалактонов до ацилов непредельных аминокислот.[7]

Реакция дегидратации представляла двоякий интерес. С одной стороны эта реакция должна быть характерна только для оксиаминокислот, с другой — не исключена возможность, что именно таким путём идёт распад оксиаминокислот, если не in vivo, то in vitro. Из различных деградационных средств исследователи остановились на бензойном ангидриде как на сравнительно мягком реагенте. В работах М. М. Ботвиник и сотр. прослеживается направление подбора условий для улучшения выхода азалактона: времени, температуры режима и характера обработки исходных веществ.

В 1940-е М. М. Ботвиник удалось осуществить синтез b-оксинорвалина и выяснить механизм реакции получения этого вещества[8]. А в 1948 г. Мария Моисеевна разработала качественные реакции на b-оксиаминокислоты и серин[9]. Основой для этой реакции явилась способность оксиаминокислот при нагревании с уксусным или бензойным ангидридом переходить в ненасыщенные азалактоны. Появляющуюся двойную связь можно легко обнаружить обесцвечиванием перманганата по Байеру. Образующиеся ненасыщенные азалактоны малоустойчивы и при нагревании разлагаются до соответствующих кетокислот. В случае серина образуется пировиноградная кислота, которая с силициловым альдегидом в щелочной среде дает оранжево-коричневую окраску. Таким путём можно определять положение серина в пептиде. Из всех аминокислот, встречающихся в белках, обе реакции дает только цистеин, который подобно оксиаминокислотам, превращается в ненасыщенный азалактон.

Также Ботвиник многие годы посвятила исследованиям реакций с пербензойной кислотой. Её работы подтвердили на ряде примеров активность углерод-азотной двойной связи. Одновременно с этим было найдено, что жирные амины, подобно ароматическим, окисляются пербензойной кислотой и что способность азотсодержащей группы вступать в реакцию связана с наличием свободных электронов у азота. Доказано, что кислые свойства соединений понижают их реакционную способность[10]. В 1946г вышла статья, в которой совместно с академиком Н. Д. Зелинским Мария Моисеевна восполняют пробелы в данных по содержанию оксиаминокислот в белках[11].

В 1951 г в Учёных записках МГУ, посвященных 90-летию Н. Д. Зелинского, была опубликована статья, где излагались многие ценные представления относительно специфики свойств белков. Показано, что оксигруппа в ряде изученных белков доминирует либо составляет значительную часть полярных функциональных групп белка. Данное исследование позволило значительно продвинуться в решении вопроса о роли гидроксила в белке. С целью выяснения возможных путей подхода к изучению роли гидроксила в белке М. М. и сотрудники исследовали реакционную способность гидроксила в оксиаминокислотах, в частности, по отношению к оксизалонам; поставили при этом и вторую цель — получение эфирной связи аминокислоты, по оксигруппе. Высокое содержание оксиаминокислот в ряде белков, в частности, в фибриллярных белках, выявило, что гидроксил играет особую специфическую роль, образуя лабильные связи в белках или между белками. В качестве экспериментального подхода Ботвиник пробовала применить для обнаружения эфирной связи гидроксамовую реакцию. Оказалось, если проводить последнюю в строго выбранных условиях, то реагирует только эфирная связь. С помощью гидроксамовой реакции стало возможно разрешить интересную и важную проблему о форме связи гидроксила в белковой молекуле[12].

Продолжались работы и по изучению свойств эфирной связи, образованной аминокислотой и гидроксильной группой b-оксиаминокислоты. Авторы полагали, что изучение наряду с амидообразной других форм связи, в том числе эфирной, имеет существенное значение для разрешения вопроса строения белка. Для этой цели в 1953 г. были разработаны методы синтеза и получены N, O-пептиды серина, а также изучено их отношение к ферментам. В качестве ферментов использовались панкреатин и кристаллический трипсин, а позднее пепсин и папаин. Среди полученных соединений: О-(бензоилфенилаланин)-N-бензоилсерин, этиловый эфир О-(бензоиламиноизобутирил)-N-бензоилсерина, изопропиловый эфир N, O-ди-(фталилглицил)-серина и метиламид О-(бнзоилфенилаланил)-N-бензоилсерина[13].

В 1953 г Ботвиник впервые были синтезированы ряд эфиров и амидов, ацилированных пептидов серина. Среди них: изопропиловый эфир N-(фталилглицил)-серина с выходом 72 %, метиловый эфир N-(фталилглицил)-серина — 54 %, метиловый эфир N-(п-толуолсульфоглицил)-серина — 46 %, метиловый эфир N-(бензоилфенилаланил)-серин — 71 %. Последний в виде двух стереомеров. Метиловые эфиры действием метиламина превращались в соответствующие амиды N-ацильных производных пептидов серина[14].

Таким образом, был решен вопрос о возможности образования О-пептидной связи по гидроксилу серина, разработаны условия и синтезирован ряд N, О-пептидов серина, N-бензоил-О-пептидов серина и их производных. Далее в 1955г, вместе с уже упомянутой С. М. Аваевой, М. М. Ботвиник принялась за оксиаминокислоту треонин. Были синтезированы N-ацил-О-пептидов треонина и аллотреанина[15]. На примере этих соединений в последующих работах изучена возможность ферментативного гидролиза О-пептидной связи в пептидах треонина, что явилось переходом к новому направлению в исследованиях — к ферментативным синтезам. В 1958 г. М. М. Ботвиник опубликовала статью «Ферментативный синтез оптически деятельных пептидов из гликолевых эфиров D, L-аминокислот». Оказалось, что ферментативный гидролиз гликолевых эфиров ациламинокислот можно использовать для разделения ацил-D, L-аминокислот на оптические антиподы[16]. В 1964г с помощью метода ИК-спектроскопии была выявлена причина появления рацемизации, наблюдающейся при синтезе нитрофениловых эфиров карбобензоксипептидов карбодиимидным методом. Появление такой рацемизации явилось следствием азалактонизации пептидов[17].

В качестве продолжения изучения переноса аминокислотных остатков с О-пептидов b-аминокислот на белки с помощью метода радиоактивных изотопов М. М. Ботвиник и А. П. Андреевой был синтезирован N-бензоил-(О-бензоилфенилаланил-С14)-серин, который в дальнейшем под действием химотрипсина взаимодействовал с альбумином сыворотки крови и отдельно с инсулином[18]. Устойчивость полученных препаратов к щелочи позволила предположить, что присоединение идёт за счёт образования стабильных пептидных связей. Это предположение в дальнейшем продолжали развивать. Так, в том же году Мария Моисеевна проводила аналогичную реакцию с рибонуклеазой[19]. Оказалось, что рибонуклеаза способна сама активировать процесс переноса бензоилфенилаланила на белок, а химотрипсин в этой реакции является своего рода ингибитором.

В конце 60-х г. Марией Моисеевной и её коллегами для изучения ферментов стали широко применяться хромогенные субстраты. При работе с протеиназами хорошо зарекомендовали себя нитроанилиды аминокислот. Они использовались как в теоретических исследованиях, так и в медицине для диагностики различных заболеваний. Как синтетические субстраты п-нитроанилиды заинтересовали учёных ещё в довоенные годы. Однако синтез этих соединений представлял некоторые трудности. Особенно сложно было получить оптически чистые и одновременно легко растворяющиеся субстраты. Поэтому М. М. Ботвиник и Е. В. Раменским был разработан метод получения оптически чистых n-нитроанилидов ацетил-L-лейцина и ацетил-L-фенилаланина[20].

Параллельно, начиная с 1964 г, М. М. Ботвиник и С. М. Аваеву привлекали вопросы строения фосфопротеидов, в частности выяснения характера связи фосфорной кислоты с белком. Макроэргический характер фосфорных связей в фосфоропротеинах, их большая лабильность, высокая реакционная способность и ряд других особенностей позволяли предполагать наличие в фосфопротеинах различных форм связей. Основываясь на предположении о существовании в белках, помимо моноэфирной, ещё и пирофосфатных связей, исследователями под руководством Марии Моисеевны были получены 2 соединения, которые являлись представителями нового класса дисерилпирофосфатов: Р1Р2-ди(бензиловый эфир N-карбобензоксисерил)-Р1Р2-дибензилпирофосфат и Р1Р2-ди(метиламид N-бензоилсерил)-Р1Р2-дибензилпирофосфат. В дальнейшем проводилось подробное изучение свойств данных соединений[21]. Работы в этих направлениях стали продолжаться в 1970-х годах коллегами и сподвижниками Марии Моисеевны. Например, в работах по изучению серилпирофосфатов типа I Аваевой была изучена устойчивость этих соединений при различных рН, кинетика их кислотного гидролиза, ферментативный гидролиз неорганической пирофосфатазой дрожжей и щелочной фосфатазой E. Coli[22].

Личная жизнь

М. М. Ботвиник не имела семьи, посвящая всю жизнь работе в университете. При наличии несомненного таланта исследователя ей не удалось достичь соответствующих её квалификации должностей (в частности, должности профессора), и этому был ряд причин: в частности, М. М. не была членом партии; некоторые её родственники после революции проживали за границей, что также осложняло социальный статус в тот период времени. С 1940-х гг. проживала в коммунальной квартире по адресу ул. Чкалова, д. 7, кв. 5.

Ссылки

Примечания

  1. Мария Моисеевна Ботвинник
  2. Gawrilow N. J., Botwinic M. M. Uber einen Anhydridkomplex aus Edestin, der die Hexonbasen enthalt // Biochemische Zeitschrift, 1929, v. 214, p. 119.
  3. Архив Химфака МГУ, Ф. 4, оп. 10л, д. Ботвиник, 58 л.
  4. Ботвиник М. М., Гаврилов Н. И.К вопросу о лактам-лактамной перегруппировке //ЖОХ, 1937, 7, 1614.
  5. Ботвиник М.М., Прокофьев М.А. Окисление имидазола и его производных пербензойной кислотой //ЖОХ, 1937, 7, 1621-1628.
  6. Садиков В. С., Зелинский Н. Д. // Biochem., Z., 1923, 143.
  7. Ботвиник М. М., Прокофьев М. А., Морозова Е. А. //Уч. записки МГУ, 1941, в. LXXII, 245.
  8. Ботвиник М. М., Морозова Е. А., Самсонова Г. // ДАН СССР, 1941, 30, № 2, 132
  9. Ботвиник М. М., Глухман Г. Я., Северин И. С., //ДАН СССР, 1948, 63, № 3, 269.
  10. Ботвиник М. М. //ЖОХ, 1946, 16, № 6, 863.
  11. Ботвиник М. М., Нерсесова Н. Е., //ДАН СССР, 52, № 5, 433.
  12. Ботвиник М. М., Аваева С. М., Одинец В., Яшунский В., Уч. записки МГУ, в. 151, 323, (1951)
  13. Ботвиник М. М., Аваева С. М., Мистрюков Э. А. //ЖОХ, 23, 971, 1953
  14. Ботвиник М. М., Аваева С. М., Мистрюков Э. А. //ЖОХ, 23, 1716, 1953
  15. Ботвиник М. М., Аваева С. М., Мистрюков Э. А. //ЖОХ, 26, 2329, 1956
  16. Ботвиник М. М., Остославская В, Иванов Л. //ЖОХ, 31, 42, 1961
  17. М. М. Ботвиник, С. Н. Карра-Мурза, С. М. Аваева//ДАН СССР, 1964, 156, 88
  18. Ботвиник М. М., Андреева А. П., ДАН СССР, 133, 98, 1960
  19. Ботвиник М. М., Андреева А. П., ДАН СССР, 133, 359, 1960
  20. Ботвиник М. М., Раменский //Вестник Московского Университета, 1966, № 5
  21. Аваева С. М., Ботвиник М. М., Сыромятникова И. Ф., Григорович В. И. //Вестник Московского Университета, 1965, № 3
  22. Аваева С. М., Карра-Мурза С. Н., Ботвиник М. М. //ХПС, 1967, № 5, 328
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.