芭芭拉·沃顿低（1920-2019）

美国纽约哥伦比亚大学名誉教授芭芭拉·沃顿·洛于2019年1月10日去世，享年98岁。她是一名X射线晶体学家，与多萝西·霍奇金（Dorothy Hodgkin）于1949年一起，在确定之前备受争议的重要抗生素青霉素化学配方中发挥了积极作用。然后她去了加州理工学院，在X射线晶体学家莱纳斯·鲍林和罗伯特·科里的实验室工作。1952年，她在那里报道了她在蛋白质中发现的一种与α-螺旋折叠方式不同的多肽折叠方式；她把它命名为π螺旋从那时起，她是波士顿哈佛大学物理化学助理教授，是第一个将晶体蛋白质的X射线衍射研究引入美国实验室的人之一。然后，在1956年，她搬到纽约哥伦比亚医科大学继续研究蛋白质结构，并于1966年成为全职教授。她一直呆在那里，直到1990年退休。她是一位备受敬仰的老师和导师，余生大部分时间都在那里讲课。

芭芭拉1920年3月23日出生于英国兰开斯特。她是一名聪明的学生，对科学感兴趣，在牛津大学萨默维尔学院学习化学，多萝西·克劳富特·霍奇金（Dorothy Crowfoot Hodgkin）是她的导师。芭芭拉于1946年获得化学学士学位，并继续留在多萝西·霍奇金实验室进行研究生研究，于1948年获得牛津大学哲学博士学位。

芭芭拉与多萝西·霍奇金就青霉素进行了本科和研究生实验研究。青霉素的抗菌活性最初由亚历山大·弗莱明于1928年发现，目前正在英国和美国进行广泛研究。它于1943年首次用于患者，在消除许多患者的感染方面发挥了良好的作用。在牛津，霍华德·弗洛里、诺曼·希特利和恩斯特·鲍里斯·查恩领导了青霉素研究。恩斯特连锁银行致力于其提纯，并设法使其钠盐结晶。他给了多萝西一些水晶，这些是芭芭拉制作的。

当时还不确定的青霉素化学配方最终是牛津大学的多萝西·霍奇金和芭芭拉·洛与帝国化学工业公司（位于北威奇郡温宁顿的碱性部门）的查尔斯·威廉·邦恩和安妮·特纳·琼斯合作的结果。然而，这是通过晶体的X射线衍射确定结构的早期阶段，由于需要处理的实验数据太多，而且计算设备刚刚开始用于此类科学研究，因此这项工作既困难又困难。根据分子结构解释衍射数据的技术正在日复一日地研究。Beevers–Lipson条带的使用为计算电子密度图提供了一种方法，花费了大量时间，而自从计算机程序问世以来，这一过程变得更快。青霉素是当时研究的最大结构之一。乔治娜·费里（Georgina Ferry）在她的书中更详细地描述了牛津大学的这项工作多萝西·霍奇金：生活1998年由Grant Books出版。

然而，在牛津大学测定的青霉素的结构非常重要，因为在X射线衍射研究完成之前，青霉素的化学公式还不清楚。晶体结构表明，青霉素含有一个与五元环融合的四元β-内酰胺环，这是一个非常活跃的化学结构（牛津大学的Howard Florey和哈佛大学的Woodward教授都很喜欢）。β-内酰胺环的这一发现适合于其干扰细菌细胞壁内三维结构的生化作用。然而，牛津大学化学教授罗伯特·罗宾逊爵士确信，青霉素有一个不同的配方——活性较低的噻唑烷-恶唑酮结构（两个由单键连接的五元环）。因此，这表明衍射实验中使用的X射线可能导致青霉素从恶唑酮结构转变为β-内酰胺结构。为了满足提出质疑的化学家的要求，多萝西和芭芭拉能够证明，他们的青霉素晶体在X射线照射后（并证明具有β-内酰胺结构）是青霉素的生物活性形式；他们并没有从衍射研究期间X射线照射损坏（从而转化为β-内酰胺结构）的噻唑烷结构开始。化学界随后接受了多萝西和芭芭拉发现的配方。

这种晶体结构于1949年（70年前）由D.Crowfoot（Hodgkin）、C.W.Bunn、B.W.Rogers-Low和A.Turner-Jones在一本名为《青霉素结构的X射线结晶研究》的书中发表青霉素的化学，H.T.Clarke、J.R.Johnson和R.Robinson著（普林斯顿大学出版社）。1964年诺贝尔化学奖授予多萝西·克劳福特·霍奇金“用X射线技术测定重要生化物质的结构”，青霉素就是其中之一。第二次世界大战中化学配方的确定是一个非常重要的事件，导致该化合物可能进行化学合成，并设计出更具活性的衍生物，从而挽救了许多受伤士兵的生命。 

芭芭拉随后来到美国，在加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院的莱纳斯·鲍林和罗伯特·科里实验室继续进行结构研究。她对这些教授对蛋白质螺旋折叠的当前结构研究以及它对蛋白质结构的指示感兴趣。她的主要研究导致她发现了π-螺旋，其中每个N–H基团与多肽链早期五个氨基酸残基的C=O基团形成氢键。1952年她在哈佛大学时描述的这种螺旋与莱纳斯、罗伯特和赫尔曼·布兰森（Herman Branson）于1951年春提出的α螺旋不同，后者是多肽折叠的一种显著形式。她的研究生理查德·贝布特（Richard B.Baybutt）在构建α-螺旋时意外地建立了π-螺旋的模型，芭芭拉已经认识到这种替代氢键排列的重要性。虽然π螺旋在蛋白质中的常见程度远低于α螺旋，但研究发现，蛋白质中单个氨基酸的添加或删除足以使α螺旋和π螺旋相互转化。这种关系在蛋白质功能的进化变化中可能很重要。当在某些蛋白质中发现π螺旋时，它似乎促进了它们的作用，例如，通过帮助结合金属离子来增强蛋白质的活性（如脂肪酶）或在α螺旋中形成驼峰。Barbara在1953年帕萨迪纳蛋白质结构会议上描述了这种π-螺旋。

芭芭拉移居哈佛大学（1948-1956），成为物理化学助理教授，研究结晶蛋白质。她于1950年与梅奇·巴德卡结婚，成为美国公民。1956年，她进入纽约哥伦比亚大学内科和外科医生学院继续研究蛋白质结构。她向其他晶体学家传授了蛋白质在结构工作中的最佳实验条件的许多细节，例如如何或是否降低温度。最初，她研究了胰岛素和胰岛素原的晶体，可能是她与霍奇金合作的后续工作。她的主要工作现在涉及从太平洋海蛇的剧毒毒液中获得的神经毒素蛋白质。已知某些毒液与乙酰胆碱受体结合并抑制乙酰胆碱。她对海蛇神经毒素（erabutoxin）的三维结构进行了结构研究，研究表明，它形成了一个三指状的结构，提供了一个凹面，乙酰胆碱受体可以与之结合，从而给任何被海蛇咬伤的人带来灾难性的后果。这项工作导致一些科学家对导致乙酰胆碱受体抑制的原子相互作用的性质进行了研究。

芭芭拉·洛（Barbara Low）作为一名研究员和教师，激励了许多学生，她在生物化学和医学方面取得了一些重要发现。在X射线衍射研究困难的早期，她进行了细致的研究，并在后来对大分子进行了研究，这对提高结构测定的效率以及我们今天对化学和物理的理解都起到了重要作用。