Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии

Для Брайана это лето выдалось ярким как с профессиональной стороны, так и с личной: в середине лета он развелся. В какой-то момент он даже не знал, стоит ли ему ехать ко мне в Кембридж. И Бил, и Брайан достаточно сделали в Юте, чтобы можно было расстаться с этим проектом и перейти к следующему этапу карьеры, так что мне очень повезло, что оба они решились помочь мне завершить работу над структурой 30S. У меня на душе отлегло, когда Брайан все-таки приехал, усталый и издерганный летними событиями.

Рис. 12.1. Поступайте на работу в рибосомную лабораторию – и узнайте, где находятся все синхротроны мира (по данным карт Google, 2018)

Последним к нам присоединился Дитлев Бродерсен. Мы с ним пересекались в Дании, но конференция была настолько динамичной, что у нас почти не нашлось времени поговорить. Оказалось, что он не просто умница, но и многостаночник и превосходно справляется с чем угодно: от информатики до лабораторного труда. Еще он показал себя дружелюбным, приятным человеком с хорошим чувством юмора – эти его черты в течение следующего года выдержали суровую проверку.

Когда вся команда собралась, пришло время синтезировать кристаллы. Переезд – кошмар кристаллографа: немного иные источники химического сырья и минимальные температурные отличия в холодильных камерах приводят к отказу привычных методов. Нам удалось воспроизвести годные кристаллы, которые мы с Билом взяли в Брукхейвене, но продвинуться с ними почти не получилось.

Сложность была в том, что дифракционные пятна от кристаллов 30S под большими углами получались слабее пятен от кристаллов 50S, а пучок синхротронного излучения в Брукхейвене рассеивал их на большую площадь. Чтобы точно измерять такие слабые данные, приходилось облучать наши кристаллы значительно дольше. Даже при низких температурах они повреждались, а разрешение при этом не сильно улучшалось. Мы дошли до пределов того, чего можно было добиться в Брукхейвене.

Ближе к дому, то есть к LMB, можно было в рабочем порядке воспользоваться двумя синхротронами. Один, старый, располагался в Дарсбери на севере Англии, а новый, гораздо более интенсивный, – в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF) во французском Гренобле. Мы быстро поняли, что в Дарсбери не сможем собрать более качественных данных, чем уже имелись у нас, однако этот синхротрон очень помог нам проверить, насколько хороши наши кристаллы. А высокая интенсивность гренобльской линии означала, что кристаллы будут там разрушаться еще быстрее. Таким образом, нам требовалось очень много кристаллов, чтобы получить исчерпывающие данные от каждого производного соединения с тяжелыми атомами, а соберись мы поставить MAD-эксперимент – нам понадобилось бы не по одному, а по три набора данных по каждому соединению, в котором выдерживались образцы. Причем кристаллы получались разными: не все давали дифракцию, достаточную для сбора данных. И мы не понимали, почему так происходит. Даже у хороших кристаллов элементарные ячейки немного отличались.

Мы застряли. Совмещая фрагментарные данные от множества кристаллов, было никак не составить полный набор данных. Эйфория, одолевавшая меня в Дании, улетучилась. В течение нескольких месяцев я как одержимый искал выход из настигших нас злоключений.

Рис. 12.2. Блок-схема, иллюстрирующая шаблоны, которыми автор мыслил в 1999–2000 годах (публикуется с разрешения Била Клемонса)

Однажды даже я обнаружил вышеприведенную блок-схему, которую Бил начертил и приколол к двери нашей лаборатории. Она называлась «Блок-схема мыслей, роившихся в голове у Венки в январе 2000 года», а в правом углу картинки красовалась темная лошадка.

Бил и Дитлев были готовы пробовать всевозможные идеи, чтобы обойти проблему. Ущерб при облучении – явление до сих пор не вполне понятное, и вред его бывает первичным и вторичным. С первичным ущербом поделать ничего нельзя: он заключается в нарушении химической связи, когда рентгеновские лучи выбивают электроны из орбит. Но я полагал, что можно минимизировать вторичный ущерб, то есть возникновение высокореактивных свободных радикалов. Моих знаний химии едва хватало, чтобы выдумать соединения, которые их почистят.

а) Дитлев Бродерсен;

б) Эндрю Картер;

в) Бил Клемонс замораживает кристаллы в холодильной камере;

г) Бил Клемонс и Роб Морган-Уоррен с сотнями пустых пробирок и трубочек после эксперимента

Рис. 12.3.

Тогда у нас родилась безумная идея: что, если исходно все кристаллы были одинаковыми, но замерзали в разном темпе и расширялись или сжимались на разную величину и поэтому отличались друг от друга?