Открытие запрограммированной клеточной смерти стало одним из ключевых событий молекулярной биологии за последние десятилетия. □

Александр ВОЛКОВ

ТОНКОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ

Половину денежной части Нобелевской премии 2002 г. по химии получили американец Джон Фенн и японец Кончи Танака за разработку методов идентификации и структурного анализа биологических макромолекул, а именно белков. Другая половина премиальной суммы вручена швейцарцу Курту Вютриху за разработку ядерно-магнитной резонансной спектроскопии и определение пространственной структуры биологических макромолекул в растворе.

Недавно выяснилось, что генов в человеческом организме намного меньше, чем предполагало ь вместо 120 тыс. их насчитали не более 35 тыс. Это заставило исследователей кардинально пересмотре ь свои взгляды на то, как функционирует организм на внутриклеточном уровне. Если раньше

Белки иной раз образуют сложнейшие пространственные структуры.

Белки иной раз образуют сложнейшие пространственные структуры.

полагали, что каждый ген отвечает за синтез определенного белка, который, в свою очередь, определяет ту или иную функцию организма, то теперь стало ясно, что каждый ген кодирует множество белков, а функции организма определяются сложнейшим их взаимодействием.

Такой взгляд, в свою очередь, привел к смене парадигмы в науке. Теперь вместо ге-номики, изучающей гены, на первый план в биологии выходит протеомика — наука, изучающая белки.

Тут и оказалось, что без масс-спектромет-рии исследование белков просто невозможно. Приборы, разработанные Фенном и Та-накой, позволяют исследователям разбираться в тонкостях белкового строения.

Заслуга Фенна, прежде всего, в том, что он нашел такой способ ионизации нелетучих органических соединений, при котором их молекулярная целостность сохраняется. То есть, говоря иначе, термического разрушения белков не происходит.

Сам автор разработки поясняет суть дела весьма наглядным примером: «Если вы разобьете яйцо и выльете его содержимое на сковородку, которую затем поставите на огонь, то в лучшем случае вы получите яичницу. Вам никогда не удастся белковую массу выпарить. Мы же нашли способ переводить крупные белковые молекулы, в том числе и яичного белка, в газовую фазу. Правда, для этого понадобилась также помощь вакуума. А если еще придать этим молекулам электрическии заряд, то можно будет определить и их массу»...

Метод получил название электрораспылительной ионизации.

Танака добился того же результата с помощью так называемой мягкой лазерной диссорбции. В ее основе — воздействие на бело! лучом лазера. При этом проба может находиться в твердом агрегатном состоянии. Лазерный импульс все равно выбивает из нее молекулы и одновременно ионизирует их.

Приборы, созданные Фенном и Тана-кой, получили широкое распространение не только в научных исследованиях, но и во многих прикладных областях — медицине, фармакологии, криминалистике.

Основное достижение Курта Вютри-ха — разработка методов ядерно-магнитной резонансной спектроскопии для анализа крупных молекул.

«Этот метод позволяет определять трехмерную структуру белковых молекул в растворе, — поясняет исследователь. — Причем таким раствором, в принципе, можно считать и кровь. То есть теперь нет необходимости изымать протеин из его естественной среды, чтобы изучить его пространственную структуру»...

Тут, наверное, требуется кое-что пояснить. Молекулы белка, представляющие собой, как известно, длинные цепочки из остатков аминокислот, имеют довольно сложную пространственную организацию. Поэтому, характеризуя белок, ученые, как правило, говорят о его первичной, вторичной, третичной, а иной раз даже четвертичной структуре.

Первичная структура отражает его аминокислотную последовательность. Вторич

ная —характеризует способ скручивания цепи (одна из наиболее распространенных моделей — спираль). Третичная структура отражает трехмерную конфигурацию уже скрученной молекулы: та же спираль может, скажем, быть еще и изогнутой. И наконец, четвертичная структура определяет взаимоотношение данной молекулы с другими в некоем белковом ансамбле — то есть как данный «кирпич» располагается во всей «постройке» (например, в структуре гемоглобина).

Причем функция белка тесным образом связана с его свойствами. Скажем, возбудители таких неизлечимых болезней, как губчатая энцефалопатия у животных и болезнь Кронцфельда-Якоба у человека вызываются аномальными протеинами — прионами. Причем от нормальных они отличаются лишь иной трехмерной структурой при полной идентичности аминокислот. За открытие этого отличия, между прочим, Стенли Прузи-нер был удостоен Нобелевской премии несколько лет тому назад.

Самое непосредственное участие в определении структуры прионов принял и Курт Вюртрих, но до него очередь стать нобелевским лауреатом дошла лишь сейчас. Между тем именно он обнаружил сходство прионов у человека и животных.

«Наш метод позволил расшифровать структуру молекул приона, — говорит Вют-рих. — Мы обнаружили у них своего рода длинный изогнутый хвост, совершенно нетипичный для других белков».

Суть же метода, изобличающего структуру протеина, состоит в том,что в условиях сильного постоянного магнитного поля на белковый раствор воздействуют переменным электромагнитным полем радиочастотного диапазона. При этом измеряется поглощение этого излучения. По его величине и судят о пространственной конфигурации данного белка. J Станислав ЗИГУНЕНКО

ОКНА В НЕВИДИМЫЙ МИР

Нынешние лауреаты Нобелевской премии по физике — астрофизики, открывшие, как сказано в заявлении Шведской Королевской Академии, «два новых окна во вселенную». 87-летний американец Раймонд Дэвис и 76-летний японец Масатоси Косиба доказали существование крошечных частиц — нейтрино, а итальянец Рикардо Джакони обнаружил рентгеновский фон в космосе.

Эти загадочные частицы были предсказаны в начале 30-х гг. XX в. великим Вольфгангом Паули, но на доказательство их существования ушла четверть века. Дело в том, что нейтрино, образующиеся в результате ядерных реакций внутри Солнца и других звезд путем превращения водорода в гелий, практически ни с чем не взаимодействуют, что сильно осложняет их «поимку за бороду», как пел в известной песне Владимир Высоцкий.

Раймонд Дэвис сконструировал первый детектор солнечных нейтрино — подземный резервуар на 600 т жидкости, который за 30 лет обнаружил около 2000 солнечных нейтрино. (Несколько другим путем нейтрино

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 12 ' 2 0 0 2