Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии

На данном этапе моя коллега Даниэла Роудс посоветовала опубликовать наши результаты в Nature. Даниэла широко известна благодаря своим исследованиям хроматина, но к тому же она еще двумя десятилетиями ранее занималась важной работой над тРНК совместно с Аароном Клугом и Брайаном Кларком. Во время моего творческого отпуска мы с ней крепко сдружились, а теперь она горячо поддержала мой переезд в Кембридж. Она сообщила редактору

Nature о наших результатах, и он вышел с нами на связь, сказав, что очень заинтересован их напечатать. Мы рассудили, что краткий отчет о достигнутом нами прогрессе – хороший способ застолбить территорию. Такие короткие сообщения в Nature

по традиции именуются письмами, в отличие от статей, представляющих собой фундаментальные работы. Однако длиннее не значит лучше. Одна из наиболее важных статей, опубликованных в Nature, принадлежит Уотсону и Крику и описывает структуру двойной спирали ДНК. Это удивительно краткая заметка – около восьмисот слов.

Но казалось, что что-то не так с нашими картами. Мы в изобилии видели на них РНК, но не замечали ни следа белков. Белки там должны были просматриваться, ведь известно, что в 30S их около двадцати. Возможно, из-за того, что они не были такими плотными, как РНК, их не было видно на наших картах. Ломая над этим голову, я заметил, что некоторые из уплотнений выглядели как трубочки, но гораздо более тонкие, чем двойные спирали РНК. Они напоминали по размеру альфа-спирали, зачастую образуемые белками, а в некоторых местах эти трубочки укладывались именно так, как это должно происходить в белках. Я написал Брайану, рассказав ему об увиденном, и отправился спать.

К тому сюрпризу, что ожидал меня на следующее утро по приходу на работу, я был не готов. Естественно, я ожидал привычных электронных писем из Юты, рассказывающих, что сделано, пока я спал, но в то утро я получил сразу несколько мейлов от Брайана. В первом он сообщал, что, действительно, мы упускали из виду белки из-за их малой плотности, и теперь один из этих белков он опознал: речь шла о S6.

При разрешении, достигнутом нами, картировать белок с нуля не удавалось, но если структура белка уже была известна, мы могли поместить его на карте, так, чтобы он примерно вписывался в показатели плотности. Андерс Лильяс совместно с Марией Гарбер расшифровал устройство белка S6. Обычно белки состоят из таких структурных элементов, как альфа-спирали, которые при подобном разрешении должны выглядеть как трубочки, а также из расширенных бета-тяжей, расположенных таким образом, чтобы образовать ровный лист. Брайану удалось взять атомную структуру S6 и расположить ее в плотностной модели, просто соотнеся, где должны находиться трубчатые спирали, а где – плоские бета-листы. Впервые мы непосредственно увидели, где в 30S располагается белок и как он взаимодействует с РНК. Ситуацию можно было сравнить с тем, как будто мы в подробностях рассмотрели в миниатюрной машинке рулевое колесо и только сейчас выяснили, где ему положено быть на расплывчатом чертеже всей машины.

Но это было еще не все. Целую ночь Брайан отыскивал один белок за другим, пока не выявил на картах 30S все семь белковых структур, уже известных на тот момент. Кстати, хотя он и знал, где находится S5, он оставил его мне, поскольку знал, что это самая первая расшифрованная мною белковая структура и я к ней неравнодушен. Самому размещать белок в субъединице 30S настолько увлекательно, что Брайан сравнил это ощущение с поеданием чипсов. Берешь один – и остановиться уже не можешь.

Теперь на нечетком чертеже собираемой машинки многие детали встали на свои места. После размещения нескольких белков мы смогли идентифицировать расположенные рядом с ними фрагменты РНК благодаря биохимическим данным от таких специалистов, как Гарри и Ричард Браймакомы. К счастью, Брайан был очень организован и скоро отыскал фрагмент РНК возле S6, после чего взял его за отправную точку и выяснил, как именно свернута РНК. Этот прорыв был гораздо серьезнее наших устремлений на данном этапе. Мы видели молекулярное устройство примерно трети субъединицы 30S, со всеми белками и РНК, соединенными друг с другом в затейливую сложную структуру. «Тут потянет на статью, а не на письмо», – был вердикт Брайана. Действительно, к записи результатов следовало приступать безотлагательно.