Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии - читать онлайн книгу. Автор: Венки Рамакришнан cтр.№ 13

Изначально Эрдманн попытался пересобрать субъединицы 50S кишечной палочки, так как именно эту бактерию Номура использовал для изучения 30S субъединиц. Но ему ничего не удалось, и он переключился на бактерию Bacillus stearothermophilus. В ее название заключено слово «жаролюбивый», она обитает в горячих источниках при температуре около 60 °C. Разобрав 50S-субъединицы рибосом этих бактерий-термофилов, он смог повторить тот же прием, что удался Номуре с малой субъединицей. После стажировки, в последний раз выбирая между США и Германией, он поступил на работу в отдел Виттманна в Берлине, где организовал себе лабораторию, прихватив образцы 50S-субъединиц.

Однажды в конце 1970 года Йонат и Виттманн рассказали Эрдманну, что планируют заняться кристаллизацией рибосом, и спросили, хотел бы он поучаствовать. Эрдманн согласился им помочь, если они станут работать с рибосомами знакомых ему бактерий. Поскольку молекулы жароустойчивых бактерий более стабильны, предполагалось, что их будет проще кристаллизовать. Коллеги решили встретиться ближайшим воскресным утром. Эрдманн также попросил подойти свою супругу Ханне-лору, работавшую вместе с ним, поскольку она знала, где в холодильнике лежат старые образцы большой субъединицы. Йонат приступила к их кристаллизации вместе с Эрдманном и его женой. Эрдманн вспоминал, как всего через три дня, в среду, Виттманн сообщил ему, что кристаллы получены. Барендт Теше, оператор электронного микроскопа, подтвердил, что у них действительно есть кристаллы 50S-субъединицы.

Команда старалась доработать первичные мелкие кристаллы. Когда исходный биоматериал Эрдманна закончился, пришлось выделять большую субъединицу из свежедобытых рибосом, но повторить результат не получалось. Первые кристаллы субъединиц держали в холодильнике при температуре –80 °C четыре года, и Эрдманн в шутку волновался, что придется снова ждать четыре года, пока из свежих очищенных рибосом начнут оформляться кристаллы.

Получить готовые объемные кристаллы из молекулы, в которой несколько сотен тысяч атомов, – большое достижение. Но вместо того, чтобы с помпой объявить об этом, ученые опубликовали свои результаты в совсем новом (ныне не действующем) журнале Biochemistry International. Виттманн был его основателем и редактором, поэтому едва ли кто-то прочел статью. Я спросил Эрдманна, почему Виттманн выбрал этот относительно маргинальный форум для публикации столь важных результатов, а не обратился в Nature или Science. Он предположил, что Виттманн немного переживал после эпизода с Парадисом, поэтому не хотел шумихи, но видел необходимость как минимум зафиксировать серьезное достижение в печати.

Вдохновившись первым совместным успехом, Виттманн сделал все от него зависевшее, чтобы обеспечить Йонат долгосрочную поддержку в дальнейшей работе над проектом. Он попытался выбить для нее такой же руководящий пост, как для себя, но чопорное Общество Макса Планка, явно не впечатленное регалиями, имевшимися у Йонат на тот момент, ответило отказом. В конце концов он убедил Общество предоставить ей специализированную лабораторию в Гамбурге, в непосредственной близости от немецкого синхротрона, чьи мощные рентгеновские лучи могли понадобиться для изучения кристаллов. Не менее важно, что он предоставил ей обширную поддержку и со стороны собственного отдела, где организовал получение и сбор характеристик рибосом. За годы сотрудничества они с Йонат крепко сдружились.

Их успех мотивировал и других подключиться к такой работе. Советское правительство организовало в городке Пущино крупный научный центр. Там находилось несколько хорошо финансируемых НИИ, во главе одного из которых стоял блестящий биохимик и специалист по рибосомам Александр Сергеевич Спирин. Как и Виттманн, он руководил большим научным отделом, где изучались практически все аспекты рибосом. Он был не столь систематичным, как Виттманн, обладал богатым научным воображением и был готов публиковать смелые идеи. Кроме того, Спирин показал себя очень независимым человеком, не прогибавшимся перед начальством. Так, однажды ему предложили подписать петицию с инициативой исключить из АН СССР Андрея Сахарова – знаменитого физика-ядерщика, диссидента, создателя советской водородной бомбы. Открытый отказ подписывать такую петицию мог показаться политически недальновидным поступком со стороны видного члена Академии наук, к тому же директора крупного НИИ, поэтому Спирин решил ненадолго отправиться в охотничий поход в леса, прилегающие к Пущино.

Одна из его сотрудниц, Мария Борисовна Гарбер, руководила небольшой группой, пытавшейся кристаллизовать отдельные белки рибосомы или факторы белков, обеспечивающие различные функции рибосом. Как и остальные, она работала на материале кишечной палочки.

Гарбер изменила подход к исследованию рибосом в 1978 году, прочитав один японский отчет, в котором описывалась работа с новой термофильной бактерией, на материале которой удалось кристаллизовать два важных белка, действовавших в рибосоме. Немного тавтологично названная Thermus thermophilus, она была обнаружена Тайро Ошимой в горячих источниках на полуострове Идзу в 1971 году. Лучше всего она растет при температуре 75 °C.

Гарбер на несколько месяцев съездила в Японию и в декабре 1979 года привезла в СССР несколько таких бактериальных культур – но, к сожалению, микроорганизмы погибли в дороге. Она попросила Ошиму прислать ей свежие клетки по почте, и они благополучно прибыли. К концу 1980 года Гарбер с коллегами успели плодотворно поработать над этими бактериями и получили красивые кристаллы белка (вернее, белкового фактора), названные фактором элонгации G, помогающего рибосоме двигаться по мРНК.

Рис. 4.2. Мария Борисовна Гарбер с коллегами в подмосковном Пущино. Справа в верхнем ряду – Марат Юсупов (публикуется с разрешения Марии Гарбер)

Первый успех с белками T. thermophilus вдохновил Гарбер и ее коллег еще поэкспериментировать с этим организмом. Оказалось достаточно дорого выращивать T. thermophilus в СССР, и Гарбер пригласила других советских ученых, чтобы вместе разобрать бактерию на все белки, какие только могут пригодиться.

Среди коллег Гарбер был Игорь Николаевич Сердюк, занимавшийся «контактами с зарубежными партнерами», часто и без проблем выезжавший на Запад даже в разгар холодной войны. Ранее он применял методы с низкой разрешающей способностью, в общих чертах описывая форму рибосом, поэтому, естественно, ему было интересно, удастся ли кристаллизовать их при помощи материалов из лаборатории Гарбер. Он и его студентка Елизавета Карпова очистили рибосомы T. thermophilus и получили очень мелкие кристаллы, подобные первым кристаллам, синтезированным в Берлине. После этого успеха Гарбер обратилась к Спирину с просьбой поддержать группу и ее попытки кристаллизовать рибосомы нового штамма.

Он согласился, и к делу подключились еще несколько человек, среди которых следует особо отметить Марата Юсупова, студента Спирина. Не имея серьезного опыта в кристаллизации, ученые обратились за помощью к двум сотрудникам Московского института кристаллографии – Владимиру Барынину и Сергею Траханову. К 1986 году они смогли кристаллизовать малую субъединицу, а также, воспользовавшись приемом, с помощью которого Траханов очищал рибосомы, – целую рибосому. Теперь, с учетом 50S-кристаллов, полученных силами Йонат и Виттманна, в распоряжении ученых были и обе субъединицы, и вся рибосома.