הארי ב. גריי
חתן פרס וולף בכימיה 2004
הארי ב. גריי
שייכות בעת הענקת הפרס:
המכון הטכנולוגי של קליפורניה, ארה"ב
נימוק למתן הפרס:
"על עבודה חלוצית בכימיה ביו-אנאורגנית לגילוי עקרונות חדשניים של מבנה ומעבר ארוך-טווח של אלקטרונים בחלבונים".
שותפים לפרס:
ללא שותפים
פרופסור הארי גריי הינו חלוץ בתחום הכימיה הביו-אנאורגנית. עבודתו הביאה להתקדמות חשובה ביותר בהבנתנו את תהליכי העברת האלקטרון בחלבונים ותהליכי קיפולם, שהנם קריטיים לתהליכי החיים. לשם קיום החיים יש צורך באלקטרונים, יונים, אטומים ואנרגיה, אשר מהם נבנות מולקולות בעלות מבנה מוגדר ותפקוד מדויק. תפקידה הקריטי של הכימיה האנאורגנית בהליך זה זכה להכרה רק לאחרונה. תרכובות אנאורגניות הינן חיוניות למערכות ביולוגיות. כך למשל, בהמוגלובין יש רק 4 אטומי ברזל מתוך 9072 אטומים. אך מה גדול התפקיד הקריטי שהם ממלאים! כך גם אבץ, מגנזיום, סידן, נחושת, מנגן ויוני מתכת אחרים. כאשר הטבע נזקק למשימה הדורשת מעבר אלקטרונים, או כאשר נחוצות קפיצות גדולות באנרגיה, הכימיה של יוני מתכות מאפשרת זאת. מהמוגלובין לכלורופיל, מאצבעות אבץ לנשימה, כימיה ביו-אנאורגנית ממלאת תפקידים קריטיים בשירות החיים. תהליכים של מעברי אלקטרון בפרוטאינים יוצרים את הבסיס ליצירת אנרגיה ולמטבוליזם בתאי כל היצורים החיים והצמחים. עד לעבודתו של גריי היה ידוע רק מעט על הגורמים הכימיים המשפיעים על תהליכים אלה.
לעבודתו המוקדמת של גריי יש חשיבות רבה להבנת הקישור הכימי בקומפלקסים של מתכות, מנגנוני תגובות אנאורגניות, ספקטרוסקופיה ומגנטיות של תרכובות אנאורגניות. למשל, הקומפלקסים הטריגונליים פריסמטיים הראשונים שהוכנו על ידו עוררו עניין רב בקהילה המדעית. הישגים אלה בפני עצמם, בתוספת אישיותו מלאת החיים (אשר שירתה אותו גם בהצגה הנלהבת של הכימיה לציבור הרחב) ביססו אותו כאחד הכימאים הגדולים בעולם. אך עבודתו החשובה ביותר של הארי גריי היא בשטח שבין הכימיה והביולוגיה. בהיותו חלוץ התחום החשוב והמתפתח במהירות של הכימיה הביו-אנאורגנית, הוא הגיע להישגים רבי חשיבות, שהחשוב שביניהם הוא יצירת הבנה בסיסית ברמה האטומית של מעברי אלקטרון במערכות ביולוגיות.
הארי גריי פיתח שיטות לקישור קומפלקסי של מתכות, בעלי פעילות במעברי אלקטרונים, לשטח הפנים של חלבונים. הוא הכין חלבונים (נגזרות של מיוגלובין, ציטוכרומים) שבהם קשורים קומפלקסים של רותניום, הניתנים להפעלה באמצעות אור, במקומות ובמרחקים מוגדרים. ע"י שימוש במערכות אלה הוא מדד לראשונה מעבר אלקטרון בין שתי נקודות קבועות בפרוטאין הנמצאות במרחק ידוע זה מזה וחקר באופן סיסטמי את השפעת המרחק על מעבר האלקטרון ואת תלות המעבר באנרגיה החופשית של המערכת. הוא ביסס את מנגנון ה- tunneling כמעבר "חורים" דרך קשרים קוואלנטיים של פרוטאין, והדגים שמעבר אלקטרון יכול להתרחש במהירויות גבוהות בין מרכזים המופרדים עד ל- 20 אנגסטרם.
עבודתו הבהירה את השפעת המרחק וחומר התווך על מהירות מעבר האלקטרון. נוסף על כך, ע"י שימוש בלייזרים מעוררי מעבר אלקטרון, הוא פיתח שיטה לגרימת קיפול חלבונים באמצעות אור המאפשרת לימוד האירועים הראשוניים בקיפול, שהינו תהליך חשוב ביותר במבנה החלבונים ובאופן פעולתם.
עבודתו של גריי על מעברי אלקטרונים בביו-מולקולות מדגימה את עוצמתם של כלים פיסיקליים מודרניים ושל כימיה אנאורגנית, כאשר הם מופעלים בחקר בעיה ביולוגית. מחקר כימי מבריק, שהוצא לפועל בצורה מושלמת, הביא לראשונה להבנת תהליכים ביולוגיים בעלי חשיבות רבה לתהליכי החיים.