Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии - читать онлайн книгу. Автор: Венки Рамакришнан cтр.№ 14

Юсупов представил свои результаты в виде плаката, продемонстрированного в июле 1987 года в Бишенбуре близ Страсбурга во Франции, а месяц спустя эта работа была опубликована в престижном научном журнале FEBS Letters. Через пару месяцев Йонат и Виттманн сообщили, что им также удалось кристаллизовать малую субъединицу и целые рибосомы на материале того же штамма T. thermophilus. Они опубликовали свои результаты в том же самом никому не известном журнале Biochemistry International. На следующий год Йонат написала о том, что удалось улучшить кристаллы малой субъединицы (30S), и теперь они выглядели как минимум не хуже советских.

Это могло привести к жесткой конкуренции между советской и германской группами, но такого не произошло. Русские получали гораздо меньше финансирования, чем немцы, и были хуже оснащены, особенно для кристаллографической обработки больших молекул. Пытаясь вывести исследования на следующий этап, Марат Юсупов и его супруга Гульнара отправились в Страсбург, где собирались продолжить кристаллографическое исследование рибосом вместе с Жаном-Пьером Эбелем и Дино Морасом. По причинам, оставшимся неизвестными для Юсупова, Эбель в какой-то момент решил прекратить сотрудничество. Спирин считал, что Йонат и Виттманн убедили Эбеля, что соперничать с ними не стоит.

Каковы бы ни были реальные причины, советские наработки по кристаллизации рибосом затухли. Мария Гарбер вернулась к своим прежним научным интересам: исследованию отдельных рибосомных белков и факторов. Разочаровавшись в бесплодной работе, некоторые ключевые представители советской исследовательской группы разъехались по всему миру. Несколько лет спустя, в середине 1990-х, Юсупов написал Гарри Ноллеру, ведущему биохимику и специалисту по рибосомам из Калифорнийского университета в городе Санта-Крус, попросив разрешения поработать над структурой рибосом в его лаборатории, но эту историю лучше оставить на потом. Сергей Траханов вел по сути кочевую жизнь, успев на протяжении двадцати лет поработать в Японии и США. Он также некоторое время работал и в лаборатории у Ноллера, после того как оттуда отбыл Юсупов; затем Траханов вернулся в Европу.

С фактическим закрытием советского проекта Йонат осталась во главе единственной группы, занимавшейся кристаллографией рибосом. К концу 1980-х еще не удалось получить ни одного настолько хорошего кристалла, чтобы в нем просматривалась атомная структура обеих субъединиц рибосомы, а тем более – всего объекта целиком. Но они уже вполне годились для того, чтобы примерно судить о том, как в рибосоме взаимодействуют белки и РНК.

Действительно, структура рибосомы постепенно складывалась в карту из размытых изображений, полученных при помощи электронного микроскопа. Часть актуальной на тот момент работы была связана с антителами, то есть с белками, которые синтезируются нашей иммунной системой и могут прикрепляться к строго определенным мишеням. В рамках одного эксперимента Джим Лейк из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе синтезировал антитела, распознававшие начало новоиспеченного белка. В 1982 году он продемонстрировал, что эти антитела прикрепляются к тыльной части большой субъединицы, то есть ровно напротив той точки, где новая аминокислота с тРНК прикрепляется к наращиваемой полипептидной цепи. Напрашивался вывод, что в большой субъединице должен быть туннель: своеобразные родовые пути, которые предстоит миновать новой белковой цепочке, прежде чем появиться с другой стороны. В 1986 году Найджел Анвин подтвердил наличие такого туннеля, проанализировав при помощи электронного микроскопа плоские кристаллы, полученные из ящеричьих рибосом. В следующем году Йонат и Виттманн также сообщили, что в субъединице есть туннель, опираясь на изученные методом электронной микроскопии плоские срезы тех рибосомных кристаллов, которые получили сами. Оба этих отчета базировались на изображениях в низком разрешении, далеких от сегодняшнего представления рибосомы, но ученые уверенно идентифицировали в качестве туннеля, существование которого было уже доказано Лейком, другие объекты.

Если не считать этих результатов, прогресс был медленным. Даже спустя десятилетие после того, как были получены первые трехмерные кристаллы рибосом, оставалось неясным, удастся ли построить на их основе методом рентгеновской кристаллографии хоть какие-нибудь внятные карты. Тем не менее Ада Йонат цеплялась за эту мечту и стремилась улучшить свои кристаллы.

Тем временем в середине 1980-х меня начала выматывать работа в Брукхейвене, где я пытался из имевшегося материала хоть что-то извлечь известными мне методами. К счастью, через несколько лет мне составил компанию Стив Уайт, прибывший из Виттманновского отдела в Берлине. Он вырос в рабочем квартале Ист-Лондона, и шансов куда-то выбиться у него было мало. Однако ум и везение помогли ему поступить в среднюю школу, куда принимали с одиннадцати лет по результатам вступительного экзамена.

Потом он получил высшее образование в Бристоле и защитил кандидатскую в Оксфорде. Общительный и дружелюбный Стив понимал мои неприличные шутки и, как типичный англичанин, любил выпить пива с друзьями и увлекался всевозможным спортом. Его девушка-индианка прилетела к нему, в Америку, но вскоре пара рассталась. Количество женщин в Брукхейвене стремилось к нулю, но каким-то образом Стиву с его английским акцентом, очарованием и душой нараспашку удалось пережить там целую серию романов.

Будучи в Берлине, Стив вместе с Китом Уилсоном, Кристофом Аппельтом и другими работал над решением более осуществимых задач, чем исследование субъединицы: выясняли строение отдельных рибосомных белков. Расшифровали один, затем, после долгого перерыва, – второй, оставалось еще сорок восемь. Но даже если разгадать их все, получится разве что каталог деталей, но не схема сборки. Полагаю, они надеялись, что эти структуры сами подскажут, как из них получается рибосома. Прибыв в Брукхейвен, Стив был полон решимости продолжать начатый проект.

Он оказался подкованным кристаллографом. Я же, в свою очередь, много знал о том, как разбирать рибосому и очищать ее белки. Стив предложил поработать вместе, и наш тандем просуществовал более пятнадцати лет.

Я отправился в Йель, чтобы воспользоваться гигантским биореактором и вырастить в нем достаточное количество тех самых бактерий Bacillus stearothermophilus, на материале которых берлинская группа получила свои первые 50S-кристаллы. Но обнаружив, насколько это кропотливая работа и как мало очищенного белка получается в результате, я стал искать другой способ. Так сложились звезды, что я оказался в нужном месте в нужное время. Мои коллеги Билл Стадиер и Джон Данн пытались заставить обычную бактерию E. coli в больших количествах производить разные белки. Они использовали методы генной инженерии, сшивая промотор («стартовую площадку» для начала транскрипции) от вируса Т7 и ген, кодирующий нужный им белок. Так бактерия E. coli фактически превращалась в фабрику по производству необходимых исследователям белков. Я взял небольшой творческий отпуск, чтобы прямо у нас в отделе изучить инструментарий молекулярной биологии, и попросил Стива немного подождать.