Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии

Возвращаясь назад, я понял, что два дня на APS будут решающими. Мы не могли позволить себе провала или полагаться на волю случая. Бил, которому помогали Роб и Джонни Кэш, самоотверженно наморозил сотни кристаллов, разложив их по сосудам Дьюара. Мы составили таблицу, в которой тщательно указали местоположение каждого кристалла. Половину кристаллов мы проверили на синхротроне в Дарсбери, уточнив их качество и размеры ячеек, чтобы лучшие из них выдержать в реактиве с тяжелыми атомами. Бил самостоятельно провел на синхротроне в Брукхейвене сорок восемь бессонных часов для уточнения качества кристаллов. Загрузив три дьюаровских термоса лучшими кристаллами, мы собрались в нашу поездку, понимая, что теперь на кон поставлено все.

Глава 13

Последний штурм

Наступил конец марта 2000 года. Я, Бил, Дитлев и Роб прибыли в аэропорт Хитроу с тремя дьюаровскими сосудами. По словам Брайана, они напоминали маленькие термоядерные бомбы. Главное было – не называть их так в аэропорту, чтобы никому из сотрудников не пришло в голову их открыть и перегреть драгоценные кристаллы. Сегодня ни одна авиакомпания не приняла бы в багаж такой груз – сосуды пришлось бы пересылать отдельным транспортом.

Стоял морозный день, когда мы приземлились в Чикаго, взяли напрокат машину в международном аэропорту О’Хара, а оттуда поехали в Аргонн. После бессонной ночи мы отправились в Центр структурной биологии (SBC), где нас встретили Анджей и его коллега Стив Джинелл. Аппараты, работающие от пучка синхротронного излечения, – невероятно сложные устройства, двух одинаковых не бывает, поэтому гостям требуется любая помощь от местного коллектива. Наш сеанс начался с инструктажа по технике безопасности и обзорной экскурсии.

Я с некоторой опаской ожидал встречи с Анджеем. Возможно, он испытывал лояльность к Аде и Пол просто принудил его ответить ее конкуренту. Но мои страхи оказались безосновательными.

Рис. 13.1. Так выглядит кристаллографический аппарат в SBC на синхротроне APS в Аргонне. Рентгеновский пучок справа попадает в трубку (1) и бомбардирует кристалл (2). Рентгеновские лучи подвергаются дифракции и измеряются при помощи ПЗС-детектора (3). Охладитель (4) держит кристалл в струе чрезвычайно холодного азота, поступающего из дьюаровского резервуара с жидким азотом (5). (Публикуется с разрешения Анджея Йоахимяка, Аргоннская национальная лаборатория)

После растянутой вводной части, отобравшей у нас какую-то долю бесценных сорока восьми часов, мы приступили к сбору информации. Первая дифракционная картинка оказалась лучше, чем мы когда-либо получали на наших кристаллах. Анджей был рядом, чтобы удостовериться, что наша стратегия сработает. Практически никто ранее не пользовался мощностями их пучковой линии, чтобы предориентировать кристаллы и снимать с них более точные аномальные данные, так что для этого им потребовалось запустить отдельную программу. В ход пошли первые кристаллы; мы сделали наши тестовые снимки и задали программе сориентировать их. Затем сделали еще снимок, чтобы убедиться, что все работает. Картинка выстраивалась превосходно: теперь у нас получился идеально симметричный узор из пятен, которые расходились во все стороны в неизменно хорошем разрешении. Приготовления почти завершились.

Рис. 13.2

. Изображение выстроенного дифракционного узора от кристалла 30S, полученное на синхротроне APS в Аргонне

Почти – потому что я допустил ошибку. Для измерения данных кристалл нужно повернуть на сверхмалый угол, скажем, с 0,0° на 0,1° и т. д., замеряя все пятна, удовлетворяющие условию Брэгга в данном диапазоне. Выбрав шаг в 0,1°, я не учел, что кристаллы не идеальны, а включают мозаику из крошечных блоков, немного по-разному сориентированных относительно друг друга. Любой блок будет удовлетворять условию Брэгга, но в разных точках вращения. Произошло наложение пятен, мешающее измерить значения интенсивности каждого.

К счастью, Анджей сразу заметил эту проблему и посоветовал нам уменьшить величину поворота для каждого кадра – то есть отбирать данные более тщательно. Если бы не эта подсказка, сам факт отличной дифракции наших кристаллов оказался бы бесполезен: мы не смогли бы измерить полные данные в высоком разрешении, и наши карты получились бы гораздо хуже. В тот момент решилась судьба расшифровки всей структуры.

Мне сразу стало совестно за недоверие к Анджею. Они со Стивом Джинеллом переживали вместе с нами и помогали. В какой-то момент нам даже пришлось будить Стива среди ночи, поскольку процесс остановился, а мы не знали, как его перезапустить. Анджей также привлек к делу Владека Минора, своего друга из «польской кристаллографической мафии», чтобы тот доработал программу для измерения значений интенсивности: мы собирали гораздо больше кадров под меньшими углами вращения, и стандартная версия с нашими требованиями не справлялась. Эту программу, HKL2000, написали Збышек Отвиновски и Владек.