Roger Y. Tsien - Roger Y. Tsien

Roger Tsien
Tsien im Jahr 2008
Geboren	Roger Yonchien Tsien ( 1952-02-01 )1. Februar 1952 New York City, USA
Ist gestorben	24. August 2016 (2016-08-24)(64 Jahre) Eugene, Oregon , USA
Staatsangehörigkeit	amerikanisch
Staatsbürgerschaft	Vereinigte Staaten
Ausbildung	( Promotion )
Bekannt für
Ehepartner	Wendy Globe
Auszeichnungen
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder	Biochemie
Institutionen
These	Das Design und die Verwendung organisch-chemischer Werkzeuge in der Zellphysiologie  (1976)
Doktoratsberater	Richard Adrian
Chinesischer Name
Traditionelles Chinesisch	錢 永 健
Vereinfachtes Chinesisch	钱 永 健
Transkriptionen Standard-Mandarin Hanyu Pinyin Qián Yǒngjiàn Wade-Giles Ch'ien Yung-chien
Webseite	www .tsienlab .ucsd .edu

Roger Yonchien Tsien (1. Februar 1952 – 24. August 2016) war ein US-amerikanischer Biochemiker . Er war Professor für Chemie und Biochemie an der University of California, San Diego und erhielt für seine Entdeckung und Entwicklung des grün fluoreszierenden Proteins in Zusammenarbeit mit dem organischen Chemiker Osamu Shimomura und dem Neurobiologen Martin Chalfie den Nobelpreis für Chemie . Tsien war auch ein Pionier der Calcium-Bildgebung .

Frühen Lebensjahren

Paul Krugman , Roger Tsien, Martin Chalfie , Osamu Shimomura , Makoto Kobayashi und Toshihide Masukawa , Nobelpreisträger 2008, bei einer Pressekonferenz in der Schwedischen Akademie der Wissenschaften in Stockholm.

Tsien wurde 1952 in New York als Sohn einer chinesisch-amerikanischen Familie geboren. Er wuchs in Livingston, New Jersey, auf und besuchte die Livingston High School . Tsien verfolgt seine familiären Vorfahren nach Hangzhou , China . Sein Vater Hsue-Chu Tsien , ein MIT und Shanghai Jiao Tong University Alumnus, war ein mechanischer Ingenieur und hatte akademisch hervorgetan , an der Spitze seiner Universität Klasse abschloss.

Tsien litt als Kind an Asthma und war daher oft drinnen. Er verbrachte Stunden damit, chemische Experimente in seinem Kellerlabor durchzuführen. Mit 16 gewann er den ersten Preis bei der bundesweiten Westinghouse Talent Search mit einem Projekt, das untersuchte, wie Metalle an Thiocyanat binden .

Ausbildung

Tsien besuchte das Harvard College mit einem National Merit Scholarship , wo er als Junior zum Phi Beta Kappa gewählt wurde . Er schloss sein Studium 1972 mit summa cum laude mit einem Bachelor of Arts in Chemie und Physik ab. Laut seinem Mitbewohner, Ökonom und Iowa-Politiker Herman Quirmbach im ersten Studienjahr : "Es ist wahrscheinlich nicht übertrieben zu sagen, dass er der klügste Mensch ist, den ich je getroffen habe ... [a]und ich habe viele brillante Leute kennengelernt."

Nach seinem Bachelor-Abschluss trat Tsien mit Hilfe eines Marshall-Stipendiums in das Physiologische Labor der University of Cambridge in Cambridge , England , ein und lebte am Churchill College in Cambridge . Er erhielt seinen Ph.D. in Physiologie im Jahr 1977 für Forschungen zum Thema Design und Verwendung organischer chemischer Werkzeuge in der Zellphysiologie, formell betreut von Richard Adrian in der Abteilung für Physiologie und unterstützt von Andy Holmes, Gerry Smith und Jeremy Sanders in der Abteilung für Chemie.

Forschung und Karriere

Nach seiner Promotion war Tsien von 1977 bis 1981 Research Fellow am Gonville and Caius College, Cambridge. Von 1982 bis 1989 wurde er an die Fakultät der University of California, Berkeley berufen . Ab 1989 arbeitete er bei der University of California, San Diego , als Professor für Pharmakologie und Professor für Chemie und Biochemie sowie als Ermittler des Howard Hughes Medical Institute .

Tsien trug zu den Bereichen Zellbiologie und Neurobiologie bei, indem er genetisch programmierbare fluoreszierende Tags entdeckte und es Wissenschaftlern ermöglichte, das Verhalten von Molekülen in lebenden Zellen in Echtzeit zu beobachten. Er entwickelte auch fluoreszierende Indikatoren für Calciumionen und andere für biologische Prozesse wichtige Ionen.

GFP-Film zeigt die gesamte Struktur und vergrößert den fluoreszierenden Chromophor. Film erstellt von Erik A. Rodriguez mit UCSF Chimera von PDB: 1EMA in Erinnerung an Roger Y. Tsien für das Birkenaquarium .

2004 wurde Tsien der Wolf-Preis für Medizin "für seinen wegweisenden Beitrag zum Design und zur biologischen Anwendung neuartiger fluoreszierender und photolabiler Moleküle zur Analyse und Störung der Zellsignaltransduktion" verliehen.

2008 teilte sich Tsien mit Osamu Shimomura und Martin Chalfie den Nobelpreis für Chemie für „das grün fluoreszierende Protein: Entdeckung, Expression und Entwicklung“.

Fluoreszierende Proteine

Die in Tsiens Labor entwickelten mehrfarbigen fluoreszierenden Proteine werden von Wissenschaftlern verwendet, um zu verfolgen, wo und wann bestimmte Gene in Zellen oder ganzen Organismen exprimiert werden. Typischerweise wird das Gen, das für ein interessierendes Protein kodiert, mit dem Gen für ein fluoreszierendes Protein fusioniert, was bewirkt, dass das interessierende Protein im Inneren der Zelle leuchtet, wenn die Zelle mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, und es Mikroskopikern ermöglicht, seinen Standort in Echtzeit zu verfolgen. Dies ist eine so beliebte Technik, dass sie den Bereichen Molekularbiologie, Zellbiologie und Biochemie eine neue Dimension verliehen hat.

Seit der Entdeckung des Wildtyp- GFP wurden zahlreiche verschiedene Mutanten von GFP konstruiert und getestet. Der erste bedeutende Sprung nach vorn war eine einzelne Punktmutation (S65T), über die Tsien 1995 in Nature berichtete . Diese Mutation verbesserte die fluoreszierenden (sowohl Intensität als auch Photostabilität ) und spektralen Eigenschaften von GFP dramatisch . Somit ist eine Verschiebung des Hauptanregungspeaks auf 488 nm mit dem Emissionspeak bei 509 nm deutlich zu beobachten, was sehr gut zu den spektralen Eigenschaften gängiger FITC- Anlagen passt . All dies verstärkte dann weitgehend die Praktikabilität der Verwendung von GFP durch Wissenschaftler in ihrer Forschung. Tsien trug hauptsächlich zu unserem Verständnis der Funktionsweise von GFP und zur Entwicklung neuer Techniken und Mutanten von GFP bei.

Ehemalige Auszubildende von Roger Y. Tsien sind Atsushi Miyawaki und Alice Y. Ting .

Zeitachsen der GFP-Entwicklung von Tsien:

• 1994: Tsien zeigte den Mechanismus, dass der GFP- Chromophor in einer chemischen Reaktion gebildet wird, die Sauerstoff benötigt, jedoch ohne Hilfe der anderen Proteine.
• 1994–1998: Tsien und Mitarbeiter stellten verschiedene GFP-Mutanten durch genetische Modifikation und strukturelle Optimierung her. Neu erstellte Varianten von GFP können heller leuchten und verschiedene Farben wie Gelb, Cyan und Blau zeigen.
• 2000–2002: Tsien produzierte monomere Varianten von DsRED, die in Rot-, Pink- und Orangetönen leuchten können. Bemerkenswerterweise können seither komplizierte markromolekulare Netzwerke lebender Organismen mit "allen Farben des Regenbogens" markiert oder markiert werden.

Weitere detaillierte Highlights von Tsien:

• 2002: Der entscheidende strukturelle Unterschied zwischen GFP und DsRed wurde aufgedeckt. Eine zusätzliche Doppelbindung im Chromophor von DsRed erweitert seine Konjugation und verursacht somit die Rotverschiebung.
• 2002: Monomeres DsRed (mRFP) wurde erstmals entwickelt.
• 2004: Neue "Frucht"-FPs wurden generiert (durch in vitro und in vivo gerichtete Evolutionen).

Im Jahr 2009 wurde von Tsiens Gruppe eine neue Art von Infrarot-Fluoreszenzprotein (IFP) entwickelt und von Science weiter beschrieben und beschrieben . Die neuen IFPs werden aus bakteriellen Phytochromen statt aus vielzelligen Organismen wie Quallen entwickelt . Unter normalen Bedingungen absorbieren bakterielle Phytochrome Licht für die Signalgebung anstelle von Fluoreszenz, aber sie können fluoreszierend werden, nachdem einige der Signalteile durch genetische Mittel, wie z. B. ortsgerichtete Mutagenese, gelöscht wurden . Um zu fluoreszieren, benötigen IFPs einen exogenen Chromophor , Biliverdin .

Im Jahr 2016 wurde eine neue Klasse von fluoreszierenden Proteinen aus einem cyanobakteriellen ( Trichodesmium erythraeum ) Phycobiliprotein , α- Allophycocyanin , entwickelt und als kleines ultrarot fluoreszierendes Protein ( smURFP ) bezeichnet. smURFP baut den Chromophor Biliverdin autokatalytisch selbst ein, ohne dass ein externes Protein , bekannt als Lyase, benötigt wird . Von Quallen und Korallen stammende fluoreszierende Proteine ​​benötigen Sauerstoff und produzieren bei der Chromophorbildung eine stöchiometrische Menge an Wasserstoffperoxid . smURFP erfordert keinen Sauerstoff oder zu produzieren Wasserstoffperoxid und verwendet das Chromophor , Biliverdin . smURFP hat einen großen Extinktionskoeffizienten (180.000 M ⁻¹ cm ⁻¹ ) und eine bescheidene Quantenausbeute (0,20), was es vergleichbar biophysikalischer Helligkeit wie eGFP und ~2-fach heller macht als die meisten rot oder dunkelrot fluoreszierenden Proteine, die von abgeleitet sind Korallen . smURFP spektralen Eigenschaften sind ähnlich zu dem organischen Farbstoff Cy5 .

Sequenzierung der nächsten Generation

Roger Tsien hatte die Grundlage für die Sequenzierungstechnologie der nächsten Generation geschaffen, die heute weit verbreitet ist. Am 26. Oktober 1990 meldeten Roger Tsien et al. ein Patent für die schrittweise ("Base-by-Base") Sequenzierung mit entfernbaren 3'-Blockern auf DNA-Arrays an. Illumina hat dieses Konzept in die DNA-Klonierung für ihren Sequenzer der nächsten Generation integriert.

Calcium-Bildgebung

Tsien war ein Pionier der Calcium-Bildgebung und bekannt für die Entwicklung verschiedener Farbstoffe, die in Gegenwart bestimmter Ionen wie Calcium fluoreszieren. Ein solcher Farbstoff, Fura-2 , wird häufig verwendet, um die Bewegung von Kalzium innerhalb von Zellen zu verfolgen. Indo-1 , ein weiterer beliebter Kalziumindikator, wurde 1985 ebenfalls von Tsiens Gruppe entwickelt. Er hat auch Fluoreszenzindikatoren für andere Ionen wie Magnesium, Zink, Kupfer, Eisen, Blei, Cadmium, Aluminium, Nickel, Kobalt und Quecksilber entwickelt.

Aequorin ist auch ein nützliches Werkzeug, um den Kalziumspiegel in den Zellen anzuzeigen; es weist jedoch einige Einschränkungen auf, hauptsächlich besteht darin, dass seine prosthetische Gruppe Coelenterazin irreversibel verbraucht wird, wenn Licht emittiert wird, so dass eine kontinuierliche Zugabe von Coelenterazin in das Medium erforderlich ist. Um solche Probleme zu lösen, hat Tsiens Gruppe auch den Calmodulin- basierten Sensor namens Cameleon entwickelt .

FlAsH-EDT2

FlAsH-EDT2 ist eine biochemische Methode zur spezifischen kovalenten Markierung in lebenden Zellen. Es ist eine Methode, die auf rekombinanten Proteinmolekülen basiert und 1998 von Tsien und seinen Kollegen entwickelt wurde.

• "FLASH-EDT2": Fl uorescein ein r s enical h elix Bindemittel, bis - EDT Adduktes,
• "EDT": 1,2-Ethandithiol.

Fluoreszenz-assistierte Krebschirurgie

Mausexperimente von Tsiens Gruppe legen nahe, dass Krebsoperationen durch fluoreszierende Peptide gesteuert und unterstützt werden können . Die Peptide werden als Sonden verwendet und sind für lebende Gewebe und Organe ungefährlich. Ihre Lebensdauer im Körper beträgt nur 4 oder 5 Tage. Klinische Studien werden erwartet.

Industrielle Aktivitäten

Tsien war auch ein bemerkenswerter biochemischer Erfinder und hält oder hält bis 2010 etwa 100 Patente. 1996 war Tsien Mitbegründer der Aurora Biosciences Corporation, die 1997 an die Börse ging. 2001 wurde Aurora von Vertex Pharmaceuticals übernommen . In ähnlicher Weise war Tsien 1999 auch wissenschaftlicher Mitbegründer von Senomyx .

Tsien förderte auch die naturwissenschaftliche Ausbildung vielversprechender junger Wissenschaftler durch das allererste San Diego Science Festival Lunch with a Laureate Program.

Persönliches Leben

Laut dem Stammbaum-Genealogiebuch von Qian (Tsien) ist Tsien ein Nachkomme von König Qian Liu in der 34. Generation des Wuyue- Königreichs im alten China. Seine Familie gehört der Linie von König Qian Hongzong an . Tsiens Eltern Hsue-Chu Tsien und Yi-Ying Li (李懿颖) stammten aus Hangzhou bzw. Peking .

Tsien hatte eine Reihe von Ingenieuren in seiner Großfamilie, darunter seinen Vater Hsue-Chu Tsien, der ein MIT- Ausbildung für Maschinenbau war, und die Brüder seiner Mutter YT Li (李耀滋) und Shihying Lee (李诗颖), die Ingenieursprofessoren am MIT waren. Tsiens Mutter Yi-Ying Li war Krankenschwester. Der berühmte Raketenwissenschaftler Tsien Hsue-shen , der als Mitbegründer des Jet Propulsion Laboratory des California Institute of Technology und später als Direktor der chinesischen Raketen- und Raumfahrtprogramme gilt , ist ein Cousin von Tsiens Vater.

Tsien war der jüngere Bruder von Richard Tsien , einem renommierten Neurobiologen, der derzeit an der New York University arbeitet , und Louis Tsien, einem Software-Ingenieur. Tsien, der seine eigene Arbeit Molecular Engineering nannte, sagte einmal: "Ich bin durch Vererbung dazu verdammt, diese Art von Arbeit zu machen."

Er war mit Wendy Globe verheiratet.

Tod

Tsien starb am 24. August 2016. Obwohl die genaue Todesursache nicht bekannt gegeben wurde, wurde berichtet, dass er auf einem Radweg in Eugene, Oregon, starb . Vor seinem Tod hatte Tsien Krebs überlebt und erlitt 2013 einen Schlaganfall .

"Er war uns allen voraus", sagte Tsiens Frau Wendy. "Er war immer der Abenteurer, der Pfadfinder, der freie und aufstrebende Geist. Mut, Entschlossenheit, Kreativität und Einfallsreichtum waren Kennzeichen seines Charakters. Er hat viel erreicht. Er wird nicht vergessen."

Auszeichnungen und Ehrungen

Roger Y. Tsien hat in seinem Leben zahlreiche Ehrungen und Auszeichnungen erhalten, darunter:

Benannte Vorlesungen und Lehraufträge

Siehe auch

• Quyen T. Nguyen

Verweise

Externe Links

• Medien im Zusammenhang mit Roger Tsien bei Wikimedia Commons
• Roger Y. Tsien auf Nobelprize.org