Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии

В 1972 году Анвину попалась статья о том, что рибосомы ооцитов (клеток, из которых развиваются яйца) одного вида ящериц складываются в правильные плоские решетки вроде тех, что наблюдал Байерс. Анвин написал автору этой статьи Карлосу Таддеи, заинтересовавшись этими кристаллами, но ответа не получил даже после неоднократных попыток. Затем, набравшись не иначе как суровой решимости, он проделал на поезде путь от Кембриджа до Неаполя, добрался до лаборатории Таддеи и постучал ему в дверь. В конце концов Таддеи на некоторое время прибыл в LBM, чтобы поработать с Анвином. Вдобавок к своему странному нежеланию отвечать на письма, Таддеи и в других отношениях проявил себя эксцентричным и асоциальным. Он запомнился в LBM тем, что любил подымить трубкой у себя в лаборатории, из-за чего то и дело срабатывала пожарная сигнализация.

Анвин посвятил изучению этих кристаллов пару лет, и, хотя кое-какие данные ему удалось добыть, стало понятно, что кристаллы из ящеричьих ооцитов недостаточно хороши для определения детальной атомной структуры. Поэтому Анвин в конце концов забросил эту задачу и переключился на другие исследования. Они с Хендерсоном выполнили основополагающие работы по строению мембранных белков. Ящерицы Анвина, которых тот держал на цокольном этаже, разбежались и размножились, и даже годы спустя их можно было повстречать неподалеку от здания.

Однако эти тупиковые находки все равно были очень важны, потому что позволили доказать осуществимость кристаллизации рибосом и наличие в них определенной структуры. Оставался вопрос: могут ли рибосомы сложиться в трехмерный кристалл? К середине 1970-х удалось кристаллизовать многие белковые молекулы крупнее гемоглобина, в том числе большие белковые агрегаты и целые вирусы. Хотя рибосомные субъединицы вдесятеро крупнее самой большой кристаллизованной молекулы, было вполне небезосновательно попытаться «уговорить» их сформироваться таким же образом.

Одним из тех, кто думал именно так, был Хайнц-Гюнтер Виттманн. Вместе с женой Бригиттой Виттманн-Либольд он исследовал генетический код на материале вируса табачной мозаики, гены которого хранятся в единственной молекуле РНК, а не ДНК. В 1966 году Виттманн стал директором нового Института молекулярной генетики имени Макса Планка в Берлине. При указании адреса на бумагах из отдела, которым он руководил, обычно ставилась его фамилия (в настоящее время руководители отделов из Института Макса Планка редко присваивают отделу собственную фамилию, предпочитая указывать область исследований).

Не боясь увольнения, Виттманн мог запускать долгосрочные проекты. С немецкой педантичностью он организовал свой отдел под изучение всех возможных аспектов рибосом. Некоторые из поставленных задач на тот момент были важны, но умопомрачительно трудозатратны – например, очистка рибосомных белков и тщательное секвенирование каждого из них. Метод секвенирования ДНК, изобретенный Фредериком Сенгером в 1977 году, существенно ускорил процесс, направив его на ген белка, а не на весь белок. Но Виттманн был достаточно умен, чтобы понимать: суть работы рибосом именно в их структуре.

Через пару лет после того как Виттманн взялся за руководство отделом, в мире кристаллографии появился интересный персонаж, тоже немец – Хаско Парадис. Педиатр по образованию, он взялся за работу над кристаллизацией молекул. Казалось, не найдется такой молекулы, которая ему неподвластна. Он первым получил кристаллическую тРНК, а также множество крупных белковых комплексов. Единственная проблема заключалась в том, что тщательной проверки его работа не выдержала. Когда Дэвид Блоу, один из основоположников кристаллографии ферментов, рассмотрел рентгеновские дифракционные снимки так называемых кристаллов РНК, показанных Парадисом на лекции в лондонском Кингс-Колледже, он сразу распознал, что на самом деле это молекула химотрипсина – белка, который он сам кристаллизовал уже много лет назад. После конфликта Парадису пришлось покинуть Кингс-Колледж.

Учитывая его успехи в кристаллизации столь многих важных белков, Парадису предложили работу в отделе Виттманна, который наверняка был в курсе обстоятельств отъезда Парадиса из Лондона. Проработав у Виттманна до 1974 года, он опубликовал статью о кристаллизации рибосом и после этого получил профессорскую кафедру в Свободном Университете Берлина. Несколько лет спустя, в 1983 году, Уэйн Хендриксон и несколько других ведущих кристаллографов изложили журналу Nature свои убеждения, что основные элементы исследований Парадиса представляют собой «заведомо неверную интерпретацию» и «должны быть отброшены»[10]. Хотя Парадис и ответил на это письмо, защищая свою работу, вскоре он был вынужден оставить берлинский пост по причинам (он это подчеркивал) совершенно другого характера и исчез из мира структурной биологии.