صفحه تمرین ۶ مصطفی

جان ای. واکر
متولد	۷ ژانویه ۱۹۴۱
ملیت	بریتانیایی
جوایز	جایزه نوبل شیمی ۱۹۹۷؛ مدال کوپلی ۲۰۱۲

سر جان ارنست واکر (John Ernest Walker؛ زادهٔ ۷ ژانویهٔ ۱۹۴۱) زیست‌شیمیدان و پژوهشگر بریتانیایی است که به‌دلیل پژوهش دربارهٔ سازوکار تولید آدنوزین تری‌فسفات (ATP) و ساختار و عملکرد ATP سنتاز شناخته می‌شود. او در سال ۱۹۹۷ به‌طور مشترک با پل دی. بایر نیمی از جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد؛ نیمهٔ دیگر جایزه به ینس کریستین اسکو تعلق گرفت. عنوان رسمی بخش مربوط به واکر و بایر «برای روشن‌کردن سازوکار آنزیمی زیربنای سنتز آدنوزین تری‌فسفات (ATP)» بود.

پژوهش‌های واکر به توضیح چگونگی تبدیل انرژی حاصل از فرایندهای زیستی به ATP کمک کرد. کار ساختاری او دربارهٔ ATP سنتاز نشان داد که این آنزیم مانند یک ماشین مولکولی چرخشی عمل می‌کند و از نیروی محرکهٔ پروتون برای تولید ATP استفاده می‌کند.

واکر از سال ۱۹۷۴ در آزمایشگاه زیست‌شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی بریتانیا در کمبریج فعالیت کرد و از سال ۱۹۹۸ تا ۲۰۱۳ مدیر واحد زیست‌شناسی میتوکندری شورای تحقیقات پزشکی بود. او پس از کناره‌گیری از مدیریت این واحد، به‌عنوان مدیر بازنشسته و رهبر گروه پژوهشی به فعالیت علمی خود ادامه داد.

زندگی و تحصیلات

جان ارنست واکر در ۷ ژانویهٔ ۱۹۴۱ در هالیفاکس، یورک‌شر، انگلستان، به دنیا آمد. او در مدرسهٔ گرامر راستریک تحصیل کرد و سپس در کالج سنت کاترین دانشگاه آکسفورد به تحصیل شیمی پرداخت. دورهٔ تحصیل او در آکسفورد از سال ۱۹۶۱ آغاز شد و در سال ۱۹۶۵ پایان یافت.

واکر پس از تحصیلات دانشگاهی، پژوهش دکتری خود را در مدرسهٔ آسیب‌شناسی سر ویلیام دان در دانشگاه آکسفورد انجام داد و در سال ۱۹۶۹ مدرک DPhil دریافت کرد. موضوع پژوهش دکتری او به مطالعهٔ پپتیدهای طبیعی و آنتی‌بیوتیک‌ها مربوط بود.

دورهٔ پژوهش‌های پسادکتری

پس از دریافت دکترا، واکر بین سال‌های ۱۹۶۹ تا ۱۹۷۱ به‌عنوان پژوهشگر پسادکتری در دانشگاه ویسکانسین–مدیسن در ایالات متحده فعالیت کرد. سپس در سال‌های ۱۹۷۱ تا ۱۹۷۲ با دریافت بورسیهٔ ناتو در مرکز ملی پژوهش‌های علمی فرانسه (CNRS) در ژیف-سور-ایوت به پژوهش پرداخت.

او در فاصلهٔ سال‌های ۱۹۷۲ تا ۱۹۷۴ پژوهشگر سازمان زیست‌شناسی مولکولی اروپا (EMBO) در انستیتو پاستور پاریس بود. فعالیت در این مراکز به گسترش تجربهٔ او در زمینهٔ تجزیه و تحلیل پروتئین‌ها کمک کرد و زمینهٔ ورود او به پژوهش‌های مرتبط با میتوکندری را فراهم ساخت.

آزمایشگاه زیست‌شناسی مولکولی کمبریج

واکر در سال ۱۹۷۴ به آزمایشگاه زیست‌شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی در کمبریج پیوست. او در سال‌های نخست فعالیت خود در این مرکز به پژوهش دربارهٔ پروتئین‌ها و تعیین توالی آنها پرداخت و بخشی از تحقیقاتش به پروتئین‌های غشایی و ژنوم میتوکندری مربوط بود.

در سال ۱۹۷۸، هنگام مطالعهٔ ویژگی‌های DNA موجود در میتوکندری، توجه واکر به مسئلهٔ چگونگی انتقال انرژی موجود در مواد غذایی به ATP جلب شد. این مسئله به محور اصلی بخش مهمی از فعالیت علمی بعدی او تبدیل شد.

واکر در کمبریج با دانشمندانی از جمله فردریک سنگر همکاری داشت. آزمایشگاه زیست‌شناسی مولکولی در آن دوره یکی از مراکز مهم پژوهش در زیست‌شناسی مولکولی بود و حضور پژوهشگرانی از حوزه‌های مختلف امکان همکاری میان‌رشته‌ای را فراهم می‌کرد.

پژوهش دربارهٔ ATP سنتاز

ATP سنتاز یک مجموعهٔ پروتئینی است که در غشای داخلی میتوکندری، غشای باکتری‌ها و غشای کلروپلاست‌ها وجود دارد. این مجموعه از نیروی محرکهٔ پروتون برای تولید ATP از ADP و فسفات استفاده می‌کند.

پژوهش‌های واکر بر ساختار و سازوکار این مجموعهٔ مولکولی متمرکز شد. یکی از مهم‌ترین نتایج این تحقیقات، تعیین ساختار بخش کاتالیزوری F1 از ATP سنتاز میتوکندریایی بود. این ساختار در سال ۱۹۹۴ با استفاده از بلورشناسی پرتو ایکس تعیین شد و شواهد ساختاری مهمی برای مدل چرخشی ATP سنتاز فراهم کرد.

بر اساس این مدل، ATP سنتاز مانند یک توربین مولکولی عمل می‌کند. جریان پروتون از بخش غشایی آن باعث حرکت چرخشی روتور می‌شود و این حرکت به تغییر شکل بخش‌های کاتالیزوری و در نهایت سنتز ATP می‌انجامد.

انجمن سلطنتی بریتانیا در توضیح کار واکر اعلام کرده است که روتور مرکزی ATP سنتاز در جریان تولید ATP می‌تواند حدود ۱۵۰ بار در ثانیه بچرخد. این سازوکار نمونه‌ای از تبدیل انرژی الکتروشیمیایی به حرکت مکانیکی و سپس به انرژی شیمیایی ذخیره‌شده در ATP است.

جایزه نوبل شیمی ۱۹۹۷

در سال ۱۹۹۷ جایزه نوبل شیمی به‌صورت مشترک به جان ای. واکر و پل دی. بایر برای روشن‌کردن سازوکار آنزیمی سنتز ATP و به ینس کریستین اسکو برای کشف آنزیم انتقال‌دهندهٔ یون Na⁺/K⁺-ATPase اعطا شد.

واکر و بایر هر یک به‌طور جداگانه نیمی از جایزه را دریافت نکردند؛ بلکه نیمی از جایزه به‌صورت مشترک به واکر و بایر و نیمهٔ دیگر به اسکو تعلق گرفت. بنیاد نوبل، سهم واکر و بایر را به روشن‌شدن سازوکار آنزیمی زیربنای سنتز ATP نسبت داده است.

اهمیت پژوهش واکر در این زمینه در آن بود که ساختار مولکولی ATP سنتاز شواهدی برای سازوکار چرخشی آن فراهم کرد. این یافته با مدل «تغییر حالت اتصال» که بایر برای توضیح سنتز ATP پیشنهاد کرده بود، ارتباط داشت و به توضیح سازوکار تولید ATP در سطح مولکولی کمک کرد.

مدیریت واحد زیست‌شناسی میتوکندری

واکر در سال ۱۹۹۸ به‌عنوان مدیر واحد تغذیهٔ انسانی MRC Dunn منصوب شد. این واحد در سال ۲۰۰۹ به «واحد زیست‌شناسی میتوکندری» شورای تحقیقات پزشکی تغییر نام داد و بر پژوهش دربارهٔ میتوکندری و ارتباط آن با بیماری‌های انسانی تمرکز کرد.

واکر تا سال ۲۰۱۳ مدیر این واحد بود. پس از آن از سمت مدیریت کناره‌گیری کرد و به‌عنوان مدیر بازنشسته و رهبر گروه پژوهشی در واحد باقی ماند. گروه واکر به مطالعهٔ ATP سنتاز، ساختار و عملکرد آن و ارتباط آن با بیماری‌های انسانی ادامه داده است.

پژوهش‌های ساختاری و بیماری‌های میتوکندریایی

پژوهش‌های بعدی گروه واکر به ساختار کامل‌تر ATP سنتاز، چگونگی ساخته‌شدن و سرهم‌بندی این مجموعهٔ پروتئینی در میتوکندری انسان و سازوکار تنظیم فعالیت آن پرداخت.

یکی از موضوعات پژوهشی این گروه، نقش پروتئین مهارکنندهٔ IF1 در تنظیم فعالیت ATP سنتاز است. این پروتئین می‌تواند فعالیت هیدرولیز ATP را مهار کند و از این طریق در تنظیم عملکرد آنزیم نقش داشته باشد.

در سال ۲۰۲۱، گروه واکر ساختار اتمی کامل ATP سنتاز دایمری میتوکندریایی را بررسی کرد. این پژوهش شواهد بیشتری دربارهٔ نحوهٔ چرخش روتور و ارتباط آن با نیروی محرکهٔ پروتون فراهم کرد.

پژوهش دربارهٔ ATP سنتاز باکتریایی

یکی از جهت‌گیری‌های پژوهشی واکر در سال‌های بعد، مطالعهٔ ATP سنتاز در باکتری‌ها، به‌ویژه مایکوباکتریوم، بود. هدف این پژوهش‌ها بررسی تفاوت‌های ساختاری ATP سنتاز باکتریایی با نمونهٔ انسانی و امکان استفاده از این تفاوت‌ها در طراحی داروهای ضدباکتریایی است.

در سال ۲۰۲۱ ساختار ATP سنتاز مایکوباکتریایی بررسی شد. این پژوهش به شناسایی ویژگی‌هایی کمک کرد که می‌توانند در مطالعهٔ اهداف دارویی برای مقابله با سل مورد توجه قرار گیرند. ATP سنتاز مایکوباکتریایی همچنین به‌عنوان هدف داروی ضدسل بداقیلین مورد مطالعه قرار گرفته است.

میراث علمی

مهم‌ترین دستاورد علمی جان واکر روشن‌شدن ساختار و سازوکار یکی از مهم‌ترین ماشین‌های مولکولی سلول، یعنی ATP سنتاز، است. پژوهش‌های او نشان داد که تولید ATP با سازوکاری چرخشی ارتباط دارد که در آن نیروی محرکهٔ پروتون به حرکت اجزای مولکولی و سپس به سنتز ATP تبدیل می‌شود.

این پژوهش به درک بهتر زیست‌انرژی، عملکرد میتوکندری و چگونگی تبدیل انرژی در سلول‌ها کمک کرد. ATP به‌عنوان یکی از مهم‌ترین حامل‌های انرژی در سلول، در شمار زیادی از فرایندهای زیستی مصرف می‌شود و مطالعهٔ سازوکار تولید آن از مسائل بنیادی زیست‌شیمی است.

پژوهش‌های ساختاری واکر پس از دریافت نوبل نیز ادامه یافت و مطالعهٔ ATP سنتاز انسانی و باکتریایی را دربر گرفت. این فعالیت‌ها ارتباط میان زیست‌شناسی ساختاری، زیست‌انرژی و پژوهش‌های پزشکی را گسترش داده است.

حمایت از مقاومت ایران

نام جان ای. واکر در میان امضاکنندگان چند بیانیهٔ مشترک برندگان جایزه نوبل دربارهٔ وضعیت سیاسی و حقوق بشری ایران آمده است.

در سال ۲۰۲۴، واکر یکی از برندگان نوبلی بود که نامهٔ مشترک ۸۰ برندهٔ نوبل خطاب به رهبران جهان را امضا کردند. این نامه ضمن ابراز نگرانی از وضعیت حقوق بشر در ایران و سرکوب مخالفان، از مطالبات دموکراتیک مردم ایران حمایت می‌کرد. در متن نامه همچنین به حمایت بین‌المللی از «برنامهٔ ده‌ماده‌ای» مریم رجوی، رئیس‌جمهور برگزیدهٔ شورای ملی مقاومت ایران، اشاره شده بود و امضاکنندگان اعلام کردند که از این برنامه حمایت می‌کنند.

در فهرست منتشرشدهٔ امضاکنندگان این نامه، نام «Professor John Walker, Nobel Prize, Chemistry» نیز درج شده است.

این حمایت در سال‌های بعد نیز ادامه یافت. در بیانیهٔ منتشرشده در ژوئن ۲۰۲۶ دربارهٔ وضعیت حقوق بشر و اعدام‌ها در ایران، نام «Professor Sir John Walker» در میان امضاکنندگان درج شده است. این بیانیه از جامعهٔ جهانی خواست برای توقف اعدام‌های سیاسی و نقض حقوق بشر در ایران اقدام کند و از نقشهٔ راه دموکراتیک مطرح‌شده از سوی شورای ملی مقاومت ایران حمایت کرد.

بر اساس این اسناد، می‌توان گفت که جان ای. واکر از برنامهٔ ده‌ماده‌ای مریم رجوی و مواضع مطرح‌شده در بیانیه‌های مشترک حمایت از مقاومت ایران حمایت کرده است. با این حال، اسناد بررسی‌شده عضویت او در شورای ملی مقاومت ایران یا سازمان مجاهدین خلق ایران را اثبات نمی‌کنند و صرف امضای بیانیه‌های مشترک نباید به‌عنوان عضویت رسمی در این سازمان‌ها تفسیر شود.

فعالیت‌های علمی در سال‌های اخیر

واکر پس از پایان دورهٔ مدیریت خود همچنان به‌عنوان مدیر بازنشسته و رهبر گروه پژوهشی در واحد زیست‌شناسی میتوکندری فعالیت داشته است. پژوهش‌های گروه او بر ساختار و عملکرد ATP سنتاز و ارتباط میتوکندری با بیماری‌های انسانی متمرکز است.

از موضوعات مورد مطالعهٔ او در سال‌های اخیر می‌توان به سرهم‌بندی ATP سنتاز در میتوکندری انسان، تنظیم فعالیت آن و ارتباط ساختار آن با فرایندهای بیماری‌زا اشاره کرد.

گاه‌شمار زندگی و فعالیت علمی

• ۱۹۴۱ — تولد در هالیفاکس، یورک‌شر، انگلستان.
• ۱۹۶۱–۱۹۶۵ — تحصیل شیمی در کالج سنت کاترین دانشگاه آکسفورد.
• ۱۹۶۹ — دریافت مدرک DPhil از دانشگاه آکسفورد.
• ۱۹۶۹–۱۹۷۱ — پژوهش پسادکتری در دانشگاه ویسکانسین–مدیسن.
• ۱۹۷۱–۱۹۷۲ — پژوهش در CNRS فرانسه با بورسیهٔ ناتو.
• ۱۹۷۲–۱۹۷۴ — پژوهش در انستیتو پاستور پاریس با بورسیهٔ EMBO.
• ۱۹۷۴ — پیوستن به آزمایشگاه زیست‌شناسی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی در کمبریج.
• ۱۹۷۸ — آغاز تمرکز بر مسئلهٔ انتقال انرژی به ATP در ارتباط با پژوهش‌های میتوکندری.
• ۱۹۹۴ — تعیین ساختار بخش F1 از ATP سنتاز و ارائهٔ شواهد ساختاری برای سازوکار چرخشی.
• ۱۹۹۵ — انتخاب به عضویت انجمن سلطنتی.
• ۱۹۹۷ — دریافت مشترک جایزهٔ نوبل شیمی.
• ۱۹۹۸ — آغاز مدیریت واحد تغذیهٔ انسانی MRC Dunn.
• ۱۹۹۹ — دریافت عنوان شوالیه.
• ۲۰۰۹ — تبدیل واحد MRC Dunn به واحد زیست‌شناسی میتوکندری.
• ۲۰۱۲ — دریافت مدال کوپلی انجمن سلطنتی.
• ۲۰۱۳ — کناره‌گیری از مدیریت واحد و ادامهٔ فعالیت به‌عنوان مدیر بازنشسته و رهبر گروه پژوهشی.
• ۲۰۲۱ — پژوهش دربارهٔ ساختار ATP سنتاز مایکوباکتریایی و ساختار کامل ATP سنتاز دایمری میتوکندریایی.
• ۲۰۲۴ — امضای نامهٔ مشترک برندگان نوبل در حمایت از مطالبات دموکراتیک مردم ایران و برنامهٔ ده‌ماده‌ای مریم رجوی.
• ۲۰۲۶ — امضای بیانیهٔ مشترک برندگان نوبل دربارهٔ نقض حقوق بشر و اعدام‌ها در ایران.

جستارهای وابسته

• جایزه نوبل شیمی
• پل دی. بایر
• ینس کریستین اسکو
• آدنوزین تری‌فسفات
• ATP سنتاز
• میتوکندری
• زیست‌انرژی
• زیست‌شناسی ساختاری
• دانشگاه کمبریج
• دانشگاه آکسفورد
• انجمن سلطنتی
• فردریک سنگر
• شورای ملی مقاومت ایران
• مریم رجوی
• مجاهدین خلق ایران

منابع

• The Nobel Prize in Chemistry 1997 — NobelPrize.org
• John E. Walker — Biographical — NobelPrize.org
• John Walker — Further Biographical Details — MRC Mitochondrial Biology Unit
• Walker Group — MRC Mitochondrial Biology Unit
• ATP Synthase — MRC Mitochondrial Biology Unit
• Sir John Walker — Royal Society
• Copley Medal — Royal Society
• In Joint Letter to World Leaders, 80 Nobel Laureates Support Free and Democratic Iran — NCRI
• Nobel Laureates' Statement on Iran — NCRI