アレクサンダー・グレイザー

アレクサンダー・グレイザー（1935年7月7日 - 2021年7月18日）は、ポーランド生まれのアメリカ人で、カリフォルニア大学バークレー校分子細胞生物学科大学院教授。タンパク質化学と構造機能関係に情熱を注いでいた。^[1]また、シアノバクテリアと紅藻類に含まれるフィコビリソームと呼ばれる集光複合体にも長年関心を持っていた。 ^[2]また、10年以上にわたりヒトゲノムプロジェクトに携わり、DNA検出と配列決定の方法を調査してきた。最も顕著なのは、細胞標識に関与する蛍光試薬の開発である。^[3]最近では、環境科学の問題に研究を集中していた。^[3] 2021年7月18日、カリフォルニア州オリンダにて86歳で死去。^[4]

グレイザーは1935年にポーランドのウッチで生まれ、その後オーストラリアに移住し、1957年にシドニー大学で学士号、1958年に修士号を取得した。シドニー大学での修士論文は、タンパク質の生理化学研究に基づいていた。シドニー大学で、グレイザーはエミール・スミスによるタンパク質分解酵素パパインに関する講義を聴いた。この講義はグレイザーにとって非常に刺激的だったため、その後、スミスのもとで研究を続けるためにユタ大学に進学した。彼は1960年にユタ大学で博士号を取得した。^[1]

ユタ大学卒業後、グレイザーはイスラエルに移り、ワイツマン科学研究所の生物物理学科で博士研究員を務めた。その後、ケンブリッジのMRC分子生物学研究所で博士研究員として研究を再開し、アミノ酸配列を決定するために放射性同位元素でタンパク質を標識する研究を行った。1964年、カリフォルニア大学ロサンゼルス校医学部の生物化学科の教員となった。^[1]グレイザーは現在、大学院の生化学、生物物理学、構造生物学部門の教授である。^[5]

光合成における光反応は、アンテナ複合体が光子を吸収することから始まります。この励起エネルギーは、1つの発色団から別の発色団へと伝達され、膜貫通反応中心複合体内の一対のクロロフィル分子で終わります。各膜貫通反応中心複合体は、数百の集光性色素分子を持つアンテナ複合体と関連しています。^[6]実際、細菌、藻類、植物のすべての光合成機構に共通する特徴は、光を吸収して膜貫通反応中心複合体に伝達できる多くのアンテナ複合体の存在です。^{[7]集光性色素分子は、光を吸収できる}ビリンと呼ばれる開鎖テトラピロール補欠分子族に共有結合したタンパク質でできています。^[7]シアノバクテリアと紅藻類内のこれらのアンテナアセンブリは、フィコビリソームと呼ばれています。これらのフィコビリソームは、細胞を破壊せずに分離して研究できる最大の光捕集複合体であるため、科学者にとって特に興味深いものです。^[2]フィコビリソームは末梢膜に位置しているため細胞から簡単に分離でき、中性洗剤で光合成層から簡単に分離できます。^[7]

ある研究で、グレイザーと彼の同僚のスエン・ファンは、単細胞シアノバクテリアであるシネココッカス属に由来するフィコシアニンとアロフィコシアニンと呼ばれる藍藻の発色団含有量を分析しました。 ^{[1]彼らは、フィコシアニンが3つのフィコシアノビリン発色団を持ち、そのうち2つはベータサブユニットに結合し、1つはアルファサブユニットに結合していることを発見しました。さらに、}シネココッカス属由来以外の藍藻を使った実験では、この発見された発色団の分布はほとんどのシアノフィタンフィコビリタンパク質間で維持されていると結論付けられました。^[8]この研究は、藍藻フィコシアニンの発色団の分布を決定しました。

グレイザーは、藍藻類であるシアノバクテリアと紅藻類である紅藻における光合成補助色素の構造的および分子的構成も研究した。これらの藻類は両方とも、525 nm付近の光エネルギーを集めるフィコビリプロテインと呼ばれる光合成補助色素を高レベルで含んでいる。フィコビリプロテインは水溶液に溶けやすく、簡単に分離でき、すぐに結晶化できるため、研究しやすい。そのため、X線回折や電子顕微鏡で簡単に調べることができる。生体内では、これらのフィコビリプロテインは光合成ラメラの表面に組織化され、エネルギー伝達の特定の経路を調査することができた。次のような経路が発見されました：フィコエリトリン → フィコシアニン → (λ _max ~ 560 nm) (λ _max ~ 620 nm) アロフィコシアニン → アロフィコシアニン B → (λ _max 650 nm)(λ _max 671 nm) クロロフィル a (λ _max 680 nm)。^[9]全体として、彼の研究は、この光捕集複合体がどこにあるかに関係なく、フィコビリソームが反応中心に向かってエネルギーを伝達するための特定の方向性経路を持っていることを示しました。^[2]

グレイザーは、シアノバクテリアから大腸菌内で蛍光ホロフィコビリプロテインサブユニットを作るプロセスも研究した。^[10]これは、これらのタンパク質をその場で生成し、生きた細胞内で蛍光タンパク質プローブとして使用できることが示されたため、重要な成果であった。グレイザーは、フィコビリプロテインの物理的および分光学的特性も研究した。^[11]鮮やかな色を持つことから、彼は、フィコビリプロテインはフローサイトメトリーや活性酸素種の検出に使用できることに気付いた。

最近では、グレイザーは人為的固定窒素の影響、淡水源の不足と汚染、天然ガスと石油生産の影響など、環境科学におけるさまざまな問題に焦点を当てるようになりました。^[5]

人為的固定窒素は人間の活動に由来する。グレイザーは2010年に発表された論文で、過去1世紀にわたって、増大する食糧需要を満たすための新しい農業慣行が窒素循環に悪影響を及ぼしてきたと論じた。このため、流出による栄養分の過剰増加が引き起こされたが、酸素不足による動物の死亡も増加した。また、温室効果ガスである亜酸化窒素が急激に増加していることにも言及した。グレイザーは、大規模な介入がすぐに実施されなければ、人間の活動による窒素循環へのダメージは数十年続く可能性があると指摘している。^[12]

グレイザーは淡水資源の枯渇と汚染についても詳細に調査した。過度に乾燥した土地と半乾燥地には世界人口の38%以上が居住しており、ここでは限られた資源となっている。岩と土粒子の間の隙間に蓄えられた土壌中の淡水である地下水の汲み上げは、地下水に依存する生態系に深刻な影響を及ぼしている。グレイザーは地下水の補充に伴う課題に焦点を当て、これらの地下水汲み上げのコストが認識されているかどうかを分析している。^[13]

グレイザーは自然保護区の重要性も分析している。これらの地域は荒野と生物多様性の保護に役立ち、科学研究に重要であり、伝統を維持し、教育目的にも使用できる。地球の表面の12.5％以上が自然保護区で覆われているが、現在、自然保護区には不確実な未来につながる多くの脅威がある。^[14]

さらに、グレイザーは、MoFe、VFe、FeFeアルファサブユニットの保存されたアミノ酸配列の特徴を分析し、窒素固定酵素の一種から別の種類へと進化の傾向があるかどうかを判断しました。^[15]最後に、グレイザーは窒素固定遺伝子を使用して、水平遺伝子移動の発生を調査しました。この調査は、原核生物の窒素固定の文脈で水平遺伝子移動の発生を判定することを目指しました。^[16]

• 1998-2009: カリフォルニア大学自然保護区システムディレクター^[3]
• 1997-2005: カリフォルニア大学システム代表、カリフォルニア生物多様性評議会^[3]

• 1955年：英国科学振興協会エンデバー賞^[1]
• 1970-1971: グッゲンハイムフェローシップ^[1]
• 1980年：アメリカ植物学会ダーベーカー賞^[1]
• 1982-1983: グッゲンハイムフェローシップ^[1]
• 1991年：米国科学アカデミー優秀科学レビュー賞^[1]