Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии

Примерно в 1980 году к нему присоединился голландский специалист по микроскопии Марин ван Хил, резко отличавшийся от Иоахима своей открытой напористой манерой. Вскоре стало понятно, что городок Олбани тесен для них двоих, поскольку Марина переманили в Институт Виттмана. Однако с Иоахимом они успели написать ключевую статью о том, как извлекать информацию из нечетких двумерных проекций частиц на снимке микроскопа и классифицировать их по группам, соответствующим углам, под которыми частицы рассмотрены. После этого прорыва они стали трудиться отдельно, и оба занялись разработкой методов для получения трехмерных структур.

Изображения рибосом, продемонстрированные Иоахимом на том собрании, были самыми подробными, какие мне только доводилось видеть. Впервые можно было воочию наблюдать, как тРНК вклинивается между субъединицами, а мРНК вьется вокруг щели в малой субъединице. Но разрешение все еще оставалось слишком низким, чтобы судить об атомных структурах или даже визуализировать расположение различных белков и компонентов РНК в рибосоме. Все это выглядело как набор пузырьков, складывающихся в общую фигуру, и те из нас, кто занимался кристаллографией и гордился умением картировать атомные структуры, даже пренебрежительно называли этот метод «пузырькологией».

Напротив, «достижения» в области кристаллографии удручали. Многим было интересно, чего же удалось достичь Аде на материале ее очень качественных кристаллов большой субъединицы, полученных пятью годами ранее. Она сообщила, что наконец-то вычислила фазы отражений от своих кристаллов с тяжелыми атомами и построила карты с разрешением 7 ангстрем, на которых видны бороздки в двойных спиралях РНК. Но на трехмерных картах Ады ничего знакомого различить было невозможно.

Собравшиеся на конференции, в основном биохимики-рибосомщики и генетики, не представляли, что с этим делать. Подобные собрания полезны не только потому, что мы узнаем там о последних разработках, но и потому, что высказываем свои соображения и дискутируем. Когда пришло время задавать вопросы, я поднял руку и сказал: «Мне известно, как выглядят при разрешении 7 ангстрем как минимум две важные структуры. Первая – бактериородопсин, в нем белковые спирали просматриваются как трубочки. Вторая – нуклеосома, где четко видны бороздки в двойных спиралях ДНК. Поскольку известно, что в рибосоме присутствуют обе эти структуры, покажите, где они на ваших картах». На что Ада ответила: «Ну, если бы рибосома была устроена так же просто, как и бактериородопсин, то ее давно расшифровали бы. Кстати, вы хотя бы знаете, как выглядели первые карты нуклеосомы?»

Детали, которые должны быть видны при заданном разрешении, обязаны просматриваться независимо от размера или сложности объекта, но я, сделав это замечание, не хотел продолжать спор. После заседания мы общались с Питером Муром, Гарри Ноллером и еще несколькими коллегами. Гарри выглядел очень задумчивым и спросил, в чем, на наш взгляд, может быть проблема. Мы согласились друг с другом, что налицо серьезные ошибки.

Как правило, материалы чтений таких встреч собирают в книгу, и глава Ады имела помпезное название «Прорыв в кристаллографии рибосом». Мне казалось, что уместнее было бы написать «Провал». Как минимум отчасти ее аргументация была ошибочна – в том, что касалось расположения молекул в кристаллической решетке, а знания о таком расположении являются необходимым условием для расчета фаз и вычисления структуры. На тот момент мы этого не знали, но сейчас мне видится, что именно из-за этой ошибки карты Ады получились неинформативными.

Я покидал эту встречу с мыслью, что могу не просто внести вклад в общее дело, но и совершить следующий настоящий прорыв. Я даже не осознавал, что Питер и Гарри думали о себе то же самое. Мы ни словом не обмолвились друг другу об этом во время встречи, но каждый из нас, вернувшись домой, приступил к исследованию того или иного аспекта кристаллографии рибосом. Ситуация напоминала вводную сцену из фильма «Этот безумный, безумный, безумный мир», где сразу после автомобильной аварии старик рассказывает группе собравшихся незнакомцев, что зарыл в парке свой навар с ограбления. Все они делают вид, как будто не поверили ему, но почти сразу сломя голову пускаются на поиски, чтобы опередить других.

Все мои сомнения по поводу подхода к проблеме были развеяны год спустя, после встречи Международного союза кристаллографии в Сиэтле. Меня позвали сделать доклад на основе моей работы по выявлению фаз MAD-методом. Тогда меня впервые пригласили выступить на международной встрече по кристаллографии, и, естественно, я был польщен, но также я хотел видеть Аду. Широко обсуждалось, что теперь у нее в распоряжении есть кристаллы целой рибосомы с разрешением до 2 ангстрем.