Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии

Наступил момент, когда уже невозможно было открыть что-то новое на материале двух разрозненных субъединиц рибосомы. Некоторые локальные функции, например реакцию по образованию пептидной связи или механизм взаимодействия тРНК с кодоном, можно было изучать в рамках отдельных субъединиц. Равно как и связывание с антибиотиками. Но теперь мы должны были понять, как рибосома подбирает тРНК, движется по мРНК, начинает работу и заканчивает ее.

Во многих отношениях путь к пониманию этого процесса подобен описанию работы машины. Требовалось оформить его как видеоряд. Мы хотели сделать как можно больше «снимков» на разных этапах цикла.

Электронная микроскопия уже позволила нам составить впечатление о многих этапах. Изображения, в основном полученные под руководством Иоахима Франка, позволили нам впервые рассмотреть различные функциональные состояния рибосомы. Однако пусть разрешающая способность этого метода с годами и улучшалась, мы все равно еще и близко не подобрались к деталям химических взаимодействий, и работа этой машины на молекулярном уровне оставалась тайной. Можно сказать, что у нас были расфокусированные снимки, на которых невозможно было разобрать подробности. Казалось, что решение безальтернативно: нужно кристаллизовать рибосому в как можно более разнообразных состояниях, не имея гарантий и представления о сроках такой работы.

Рис. 17.1.

Цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

На тот момент у нас не было даже подробной атомной структуры целой рибосомы – результат, представленный Гарри, был выполнен в низком разрешении. Поэтому началась новая гонка, в которую оказались втянутыми практически все, кто занимался рибосомной кристаллографией. Кроме некоторых представителей первых групп, среди которых можно назвать Тома, Питера и Гарри, а также людей из лаборатории Гарри, например Джейми Кейта и Марата и Гульнару Юсуповых (все они уже обзавелись собственными лабораториями), все пытались составить полную структуру целой рибосомы. На конференции мы с Томом поговорили с одним человеком, считавшим, что с рибосомой «все сделано», и быстро поправили его заблуждения. Он спросил, чего следует ожидать, и Том сказал, что однажды кто-нибудь появится на конференции, улыбаясь до ушей, чем искренне разочарует остальных.

К тому времени у меня постепенно появлялись новые сотрудники, желающие работать над субъединицей 30S. Фрэнк Мерфи, ранее пересекавшийся со многими ребятами, причастными к исследованию 30S, прибыл из Денвера, отличался приятными манерами, но сочетал их с убийственным сарказмом, который всегда подавал с улыбкой. Подобно Дитлеву, он обладал навыками как в вычислениях и кристаллографии, так и в биохимии. Он проявил себя как хороший организатор, отвечая за поездки на синхротроны, и как отличный учитель, подтянув многих сотрудников лаборатории.

Мы подумали, хорошо бы приступить к воспроизводству кристаллов 70S, полученных Юсуповыми в лаборатории Гарри, поскольку мы воспользовались русскими заготовками в качестве отправной точки для работы над субъединицей 30S. Хотя Мария Гарбер уже намекала нам, что в советских разработках перед кристаллизацией использовали хроматографические методы разделения и очистки, но нам воспроизвести кристаллы не удалось. Чего-то в сообщениях недоговаривали, либо мы что-то делали иначе. Даже их исходный отчет о кристаллах 30S и 70S не помогал – я сам читал его по-русски, как мог.

В ходе одной из моих дальних вылазок, сделанных в рамках рибосомного ралли, мы с Питером были в Буэнос-Айресе, где оказались за одним столом с Маратом. Признались ему, что оба не смогли воспроизвести кристаллы 70S, опираясь на его публикации. Марат сказал, что все зависит от точного соблюдения мелких нюансов, причем некоторые из них ему самому не известны – их знает только Гульнара. Услышав об этом, Питер рассмеялся и сказал: «Думаю, вас бесполезно допрашивать!» На самом деле я слышал, что Марат и Гульнара ведут все записи по-русски, и, когда они покинули лабораторию Гарри, тот, по-видимому, также не смог воспроизвести кристаллы. В конце концов Гарри вновь включился в борьбу, взяв на работу Сергея Траханова, еще одного ключевого представителя той самой советской группы, которой впервые удалось кристаллизовать рибосому.

Рис. 17.2. Цикл элонгации рибосомы

Фрэнк продолжал усердно работать над этой задачей вместе с Майком Тарри, заменившим Роба. Они научились очищать рибосомы, изучая фермент, расщепляющий РНК, и смогли получить несколько кристаллов иной формы, но достичь разрешения на уровне атомов пока не удавалось.