Margaret Oakley Dayhoff - Margaret Oakley Dayhoff

Margaret Oakley Dayhoff
Margaret Oakley Dayhoff.jpg'nin fotoğrafı
Doğmuş
Margaret Belle Oakley

( 1925-03-11 )11 Mart 1925
Philadelphia , Pensilvanya
Öldü 5 Şubat 1983 (1983-02-05)(57 yaşında)
Gümüş Bahar, Maryland
milliyet Amerika Birleşik Devletleri
Bilinen İkame matrisleri
tek harfli kod
Bilimsel kariyer
Alanlar biyoinformatik
kurumlar Kolombiya Üniversitesi
etkiler George Kimball

Margaret Belle ( Oakley ) Dayhoff (11 Mart 1925 - 5 Şubat 1983) Amerikalı bir fiziksel kimyager ve biyoinformatik alanında öncüydü . Dayhoff, Georgetown Üniversitesi Tıp Merkezi'nde profesör ve Ulusal Biyomedikal Araştırma Vakfı'nda (NBRF) tanınmış bir araştırma biyokimyacısıydı ve burada matematik ve hesaplama yöntemlerinin biyokimya alanına uygulanmasına öncülük etti. Kariyerini, biyoloji ve tıptaki ilerlemeleri desteklemek için gelişen hesaplama teknolojilerini uygulamaya, özellikle de protein ve nükleik asit veritabanlarının oluşturulmasına ve veritabanlarını sorgulamak için araçlara adadı. İlk ikame matrislerinden birini , nokta kabul edilen mutasyonları ( PAM ) oluşturdu. Tek harfli kod amino asitler için kullanılan işlem zımba kartın çağında amino asit sekanslarını tanımlamak için kullanılan veri dosyalarının boyutunu azaltmak için olan çabalar yansıtan onun tarafından geliştirilmiştir.

Doktora derecesini, çeşitli organik bileşiklerin moleküler rezonans enerjilerini hesaplamak için hesaplama yöntemleri geliştirdiği Kimya Bölümü'ndeki Columbia Üniversitesi'nden almıştır . O Rockefeller Enstitüsü (şimdi de doktora sonrası çalışmalarını yaptılar Rockefeller Üniversitesi ) ve Maryland Üniversitesi ve O içeri tutma ofisine ilk kadındı 1959'da yeni kurulan Ulusal Biyomedikal Araştırma Vakfı katıldı Biyofizik Derneği ve görevi ilk kişi hem sekreter hem de sonunda başkan.

Erken dönem

Dayhoff'un lisans çalışmalarının yapıldığı yerin yakınında Washington Square Park

Dayhoff, Philadelphia'da tek çocuk olarak doğdu , ancak on yaşındayken New York'a taşındı . Onun akademik söz baştan belliydi - öyleydi sınıf birincisi de (1942 sınıfı) Bayside Lisesi , Bayside, New York ve Washington Meydanı Koleji burs aldı oradan New York Üniversitesi'nde 1945 yılında mezun magna cum laude Matematik ve Phi Beta Kappa'ya seçilmek .

Araştırma

Dayhoff , Columbia Üniversitesi Kimya Bölümü'nde George Kimball altında kuantum kimyasında doktoraya başladı . Dayhoff, yüksek lisans tezinde bilgisayar yeteneklerinin – yani toplu veri işlemenin – teorik kimyada kullanılmasına öncülük etti; özellikle, birkaç polisiklik organik molekülün rezonans enerjilerini hesaplamak için delikli kart iş makinelerini uygulamak için bir yöntem tasarladı . Araştırma verilerini yönetmesi o kadar etkileyiciydi ki Watson Hesaplama Laboratuvarı Bursu ile ödüllendirildi. Bu ödülün bir parçası olarak, laboratuvarda "son teknoloji IBM elektronik veri işleme ekipmanına" erişim kazandı.

Bilgisayar öncesi delikli kart sistemine bir örnek

Doktorasını tamamladıktan sonra Dayhoff , 1948'den 1951'e kadar Rockefeller Enstitüsü'nde Duncan A. MacInnes altında elektrokimya okudu . 1952'de ailesiyle birlikte Maryland'e taşındı ve daha sonra Maryland Üniversitesi'nden (1957–1959) araştırma bursları aldı . Ellis Lippincott ile bir kimyasal bağ modeli . Maryland'de yeni bir yüksek hızlı bilgisayar olan IBM 7094 modelini ilk kez kullanmaya başladı. Bu sona erdikten sonra, 1960 yılında Ulusal Biyomedikal Araştırma Vakfı'na Yardımcı Direktör olarak katıldı (21 yıl boyunca bu pozisyonda kaldı). NBRF'de fizik diploması almış ve hesaplamalı kaynakları biyomedikal problemlere uygulama olanaklarıyla ilgilenmeye başlayan diş hekimi Robert Ledley ile çalışmaya başladı . Biyomedikal hesaplamanın en eski çalışmalarından biri olan "Bilgisayarın Biyoloji ve Tıpta Kullanımına İlişkin Rapor" yazmıştı. Kombine uzmanlıklarıyla 1962'de "COMPROTEIN: Birincil protein yapısının belirlenmesine yardımcı olan bir bilgisayar programı" başlıklı bir makale yayınladılar ve bu makale, peptit özetlerini protein zinciri verilerine dönüştürmeyi amaçlayan " IBM 7090 için tamamlanmış bir bilgisayar programını" tanımladı . Aslında bu işe 1958'de başladılar, ancak 1960'ın sonlarına kadar programlamaya başlayamadılar.

Atmosfer Kompozisyonlarının Karşılaştırılması – Venüs , Mars , Dünya (geçmiş ve şimdiki zaman)

1960'ların başında Dayhoff , prebiyolojik gezegen atmosferleri de dahil olmak üzere kozmo-kimyasal sistemlerin termodinamik modellerini geliştirmek için Ellis Lippincott ve Carl Sagan ile işbirliği yaptı . Gezegensel bir atmosferdeki gazların denge konsantrasyonlarını hesaplayabilen ve günümüz atmosferine ve ilkel karasal atmosfere ek olarak Venüs, Jüpiter ve Mars atmosferlerinin çalışılmasını sağlayan bir bilgisayar programı geliştirdi. Bu programı kullanarak, ilkel atmosferin yaşam oluşturmak için gerekli koşullara sahip olup olmadığını değerlendirdi. Biyolojik olarak önemli çok sayıda küçük bileşiğin, varlıklarını açıklamak için özel bir dengesizlik mekanizması olmadan ortaya çıkabileceğini bulmasına rağmen, denge modelinde kıt olan yaşam için gerekli bileşikler (riboz, adenin ve sitozin gibi) vardı.

Dayhoff ayrıca Georgetown Üniversitesi Tıp Merkezi'nde 13 yıl boyunca fizyoloji ve biyofizik dersleri verdi , Amerikan Bilimin İlerlemesi Derneği Üyesi olarak görev yaptı ve 8 yıl sonra 1980'de Uluslararası Yaşamın Kökenlerini Araştırma Derneği konsey üyesi seçildi. üyelik. Dayhoff ayrıca üç derginin yayın kurullarında görev yaptı: DNA , Journal of Molecular Evolution ve Computers in Biology and Medicine .

MAPK için bilgisayar tarafından oluşturulan bir soyoluş örneği

1966'da Dayhoff, protein dizilerini karşılaştırmada ve dizi hizalamalarından evrimsel geçmişlerini yeniden yapılandırmada bilgisayarların kullanılmasına öncülük etti . Bu işi gerçekleştirmek için, her bir dizi için veri dosyası boyutunu en aza indirmek için tek harfli amino asit kodunu yarattı . Richard Eck ile birlikte yazılan bu çalışma, moleküler dizilerden filogenileri çıkarmak için bilgisayarların ilk uygulamasıydı. Maksimum bir tutumluluk yöntemi kullanılarak moleküler dizilerden bilgisayarlar tarafından bir filogeninin ( evrim ağacı ) ilk yeniden yapılandırılmasıydı . Daha sonraki yıllarda, katalitik zincir ve sığır siklik AMP'ye bağımlı protein kinaz ve Rous kuş ve Moloney murin sarkom virüslerinin src gen ürünü gibi bir dizi moleküler ilişkiyi incelemek için bu yöntemleri uyguladı; antitrombin-III, alfa-antitripsin ve ovalbümin; epidermal büyüme faktörü ve pıhtılaşma faktörü X'in hafif zinciri; ve apolipoproteinler AI, A-II, CI ve C-III.

Dayhoff ve çalışma arkadaşları, bu çalışmaya dayanarak, PAM (Yüzde Kabul Edilen Mutasyon), MDM (Mutasyon Veri Matrisi) veya Dayhoff Matrisi adı verilen bir dizi ikame matrisi geliştirdiler . Yakından ilişkili protein dizilerinin küresel hizalamalarından türetilirler. Matrise dahil edilen kimlik numarası (ör. PAM40, PAM100) evrimsel mesafeyi ifade eder; daha büyük sayılar daha büyük mesafelere karşılık gelir. Daha büyük evrimsel mesafeler kullanan matrisler, daha küçük olanlar için kullanılanlardan tahmin edilir. Bir Dayhoff matrisi üretmek için, doğrulanmış hizalamalardaki hizalanmış amino asit çiftleri, daha sonra 1 PAM'deki mutasyon matrisinde tahmin etmek için kullanılan bir sayım matrisi oluşturmak için kullanılır (evrimsel bir birim olarak kabul edilir). Bu mutasyon matrisinden bir Dayhoff puanlama matrisi oluşturulabilir. Bir indel olayları modeliyle birlikte, bu yöntemlerle oluşturulan hizalamalar, yakınsamaya kadar yeni sayı matrisleri oluşturmak için yinelemeli bir süreçte kullanılabilir.

Dayhoff'un biyoinformatik alanındaki en önemli katkılarından biri, 1965'te yayınladığı, bilinen tüm protein dizilerini (toplam 65) bildiren bir kitap olan Protein Dizisi ve Yapısı Atlası'ydı. Bu kitap, amino asitlerin dejenere bir kodlamasını yayınladı. Daha sonra birkaç baskıda yeniden yayınlandı. Bu , telefon hattıyla erişilebilen ve uzak bilgisayarlarla sorgulama için kullanılabilen ilk çevrimiçi veritabanı sistemi olan protein dizilerinin Protein Bilgi Kaynağı veritabanına yol açtı . Kitap o zamandan beri yaklaşık 4.500 kez atıf aldı. Bu ve Paralel çaba Walter Goad yol GenBank nükleik asit dizilerinin veri tabanlarıyla moleküler dizilerin, modern veri tabanı ikiz kökenleri. Atlas tarafından düzenlenen gen aileleri ve Tuğçe tanınması öncüsü olarak kabul edilir. Frederick Sanger'in 1955'te bir proteinin (insülin) ilk tam amino asit dizisini belirlemesi, birçok araştırmacının farklı türlerden çeşitli proteinleri dizilemelerine yol açtı. 1960'ların başında, homolog protein dizileri (ortak ataya sahip olma olasılığı yüksek diziler) arasındaki küçük farklılıkların moleküler düzeyde evrimsel değişim sürecini ve hızını gösterebileceğine dair bir teori geliştirildi. Bu tür moleküler analizlerin bilim adamlarının organizmalardaki evrimsel kalıpları çözmesine yardımcı olabileceği fikri, 1962 ve 1965'te Emile Zuckerkandl ve Linus Pauling'in yayınlanmış makalelerinde resmileştirildi .

Amino asitlerin Dayhoff kodlama tablosu

Amino asitler 1 harfli kod 3 harfli kod Emlak Dayhoff
sistein C Cys kükürt polimerizasyonu a
Glisin , Serin , Treonin , Alanin , Prolin G, S, T, A, P Gly, Ser, Thr, Ala, Pro Küçük b
Aspartik asit , Glutamik asit , Asparagin , Glutamin D, E, N, Q Asp, Glu, Asn, Gln Asit ve amid c
Arginin , Histidin , Lizin Sağ, H, K Arg, Onun, Lys Temel d
Lösin , Valin , Metionin , İzolösin L, V, M, ben Leu, Val, Met, Ile hidrofobik e
Tirozin , Fenilalanin , Triptofan Y, F, W Tyr, Phe, Trp Aromatik f

Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi direktörü David Lipman , Dayhoff'u "biyoinformatiğin annesi ve babası" olarak nitelendirdi.

Evlilik ve aile

Dayhoff'un kocası, manyetik rezonans ve lazerlerle çalışan deneysel bir fizikçi olan Edward S. Dayhoff'du. Ruth ve Judith adında fizikçi olan iki kızı vardı.

Judith Dayhoff, Pennsylvania Üniversitesi'nden Matematiksel Biyofizik Doktora derecesine sahiptir ve Sinir Ağı Mimarileri: Sinir Ağları ve Örüntü Tanıma'nın giriş ve ortak yazarıdır .

Ruth Dayhoff , Maryland Üniversitesi Matematik bölümünden en iyi dereceyle mezun oldu ve Georgetown Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde doktorasını yaparken Tıp Bilişimi üzerine odaklandı . Tıp fakültesi sırasında, annesiyle birlikte Protein Dizisi ve Yapısı Atlası'nda proteinlerin ne kadar yakından ilişkili olduğunu ölçmenin yeni bir yolunu açıklayan bir makale ve bir bölüm yazdı . Kocası Vincent Brannigan, Maryland Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'nde Hukuk ve Teknoloji Onursal Profesörüdür. Ruth, Amerikan Tıp Bilişimi Koleji'nin kurucu üyesiydi . Tıbbi Görüntülemenin entegrasyonuna öncülük etti ve Vista Görüntüleme Sistemini icat etti . Ulusal Tıp Kütüphanesi'nin "tıbbın çehresini değiştiren" 200 kadın Hekim konulu projesine seçildi . Amerika Birleşik Devletleri Gazi İşleri Bakanlığı için Tıpta Dijital Görüntüleme direktörü olarak görev yapmaktadır .

Daha sonra yaşam

Dayhoff'un Atlası , DNA veya proteinle ilgili biyomedikal araştırmaların büyük bölümlerindeki birçok vazgeçilmez araç için bir şablon haline geldi. Bu önemli katkıya rağmen, Dayhoff diziciler topluluğu tarafından marjinalleştirildi. Yönetmek için sözleşme GenBank NIH tarafından 1980'lerin başında verilen (doğrudan onun araştırma ile ilgili bir teknoloji), gitti Walter Goad at Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda . Bu tutumun nedeni, cinsiyetçilikten deneysel bilim topluluğuyla değerler çatışmasına kadar uzanan teorilerle bilinmiyordu. Dayhoff Atlası'nın başarısına rağmen , deneysel bilim adamları ve araştırmacılar, dizi bilgilerini çok değerli olarak değerlendirdiler ve genellikle bu tür kamuya açık bir veritabanına göndermek konusunda isteksizdiler.

Hayatının son birkaç yılında, Protein Bilgi Kaynağının sürdürülmesini ve daha da geliştirilmesini desteklemek için istikrarlı, yeterli, uzun vadeli finansman elde etmeye odaklandı . O, dizi veya amino asit bileşimi verilerinden proteini tanımlamak, dizilere dayalı tahminler yapmak ve bilinen bilgilere göz atmak için dünyanın her yerindeki bilim adamları tarafından erişilebilen çevrimiçi bir bilgisayar programları ve veritabanları sistemi tasarladı. Ölmeden bir haftadan kısa bir süre önce, bir Protein Tanımlama Kaynağı için NIH'deki Araştırma Kaynakları Bölümüne bir teklif sundu . Ölümünden sonra, meslektaşları onun vizyonunu gerçeğe dönüştürmek için çalıştı ve protein veri tabanı 1984'ün ortalarında tam olarak faaliyete geçti.

Biyofizik Derneği Logosu

Dayhoff, 5 Şubat 1983'te 57 yaşında kalp krizinden öldü. 1984'te ölümünden sonra , biyofizikteki en büyük ulusal onurlardan biri olan Margaret O. Dayhoff Ödülü'nü bağışlamak için bir fon kuruldu . Ödül, "Biyofizik Derneği'nin ilgi alanı ve ilgi alanı dahilinde biyofizik araştırma alanında kariyerinin ilk aşamalarını geliştirirken çok yüksek umut vaat eden veya öne çıkan" bir kadına veriliyor. Biyofizik Derneği'nin yıllık toplantısında sunulur ve 2.000 dolarlık bir ücret içerir.

Kocası, Silver Spring'den Edward S. Dayhoff tarafından yaşatılmıştır; iki kızı, College Park'tan Ruth E. Dayhoff Brannigan ve Silver Spring'den Judith E. Dayhoff ve babası, Silver Spring'den Kenneth W. Oakley.

Referanslar

Dış bağlantılar