Техника - молодёжи 2007-01, страница 25
крытия совершаются на стыках наук, общими усилиями специалистов различных специальностей. Необычно в данном случае лишь то, что премия была присуждена не двум-трём учёным, а одному, причем за исследование, проведённое всего-навсего пять лет тому назад. Она досталась профессору структурной биологии Стэнфордского университета Роджеру Корнбергу. Согласно официальной формулировке Нобелевского комитета, премия дана за «исследование молекулярных основ процесса транскрипции эукариотов». Напомним, что эукариоты — это организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным ядром, которое отделено от цитоплазмы внутриклеточной оболочкой. В этом ядре и расположены хромосомы, содержащие в себе генетический материал. А транскрипция в данном случае — это процесс считывания генетической информации, заключенной в молекуле ДНК. Сама по себе эта информация практически бесполезна. Она становится ценной, когда служит матрицей для синтеза белков, из которых, по существу, и состоит весь организм. Однако синтез белков осуществляется вне клеточного ядра, в органоидах цитоплазмы, которые именуются рибосомами. Для того чтобы донести информацию из ядра в рибосому и используется транскрипция — считывание информации, заключенной в ДНК, и изготовление рабочей копии в виде молекулы РНК. Это исключительно сложный процесс, который осуществляется комплексом ферментов под названием РНК-полимераза. Так вот, Кронберг был одним из первых, кто показал: для того чтобы прочитывать генетическую информацию, существует некая ферментативная «машина», которая по буквам считывает генетический код ДНК, использует его затем для дальнейшей работы. Впрочем, основные принципы действия РНК-полимеразы были известны и раньше. Этот фермент сначала распознает тот участок ДНК, откуда следует начинать транскрипцию (его называют промотором), вступает с ним во взаимодействие, расплетает двойную спираль ДНК и использует одну из ее нитей как матрицу для строительства РНК. По мере движения участка полимеразы удлиняющаяся цепь РНК отходит в сторону от ДНК-матрицы, и ДНК восстанавливает свою двухцепочеч-ную структуру. Это общая схема, но в ее реальном воплощении есть множество нюансов. На протяжении последних двадцати лет ученые пытались расшифровать тонкости этого процесса. Чтобы вы поняли сложность расшифровки — несколько цифр. В каждом клеточном ядре, диаметр которого не превышает долей миллиметра, находится около двух метров цепи ДНК. Понятное дело, чтобы уместиться в столь малом объеме, цепь ДНК весьма плотно упакована. Так что РНК-полимераза должна представлять собой некий, достаточно сложный и в тоже время миниатюрный организм (или, если хотите, механизм), который способен протискиваться в столь ужасной тесноте. Способствует этому целая система «технической помощи», которая позволяет проталкивать РНК-поли-меразу вдоль генов, которые упакованы в специальную защитную структуру, предотвращающую их повреждения. Свои эксперименты Роджер Корнберг проводил на пекарских дрожжах. Это одноклеточные гри-бы-эукариоты. Однако в генетическом отношении механизм копирования информации в них практически такой же, как, скажем, в клетках человека. Разница лишь в том, что в геноме человека присутствует некоторые гены, которых нет у дрожжей. А в остальном механизм считывания практически идентичен. «Это сходство оказалось куда более значительным, чем можно было себе представить поначалу, — говорит Корнберг. — И все вспомогательные механизмы РНК тоже оказались практически идентичными. Работать же с дрожжами оказалось куда удобнее, чем с человеческими тканями»... При этом исследователь предпринял поистине героические усилия, чтобы показать наглядно, как именно идет процесс копирования. Для этого ему пришлось создать некие кристаллы белков — этакие копирующие механизмы, которые и показали ему, как именно идет процесс копирования, что происходит в начале, а что потом. Говоря совсем уж упрощенно, такой процесс можно представить себе с помощью аналогии. Представьте себе обычную молнию-застёжку, В 1959 г., после получения отцом Нобелевской премии, вся семья переехала в Пало-Аль-то, штат Калифорния, где Артур Корнберг получил должность профессора биохимии Стэнфордского университета. Он работает там и поныне, несмотря на то, что ему же исполнилось 88 лет. Его же сын, закончив в 1968 г. университет в Массачусетсе, поступил в аспирантуру того же Стэнфорда. В 1972 г. он успешно защитил диссертацию и на несколько лет уехал в Великобританию, где работал в лаборатории молекулярной биологии в Кембридже. По возвращении на родину Роджер Корнберг два года преподавал на медицинском факультете Гарвардского университета. А с 1978 г. и по сегодняшний день он работает профессором на кафедре структурной биологии Стэнфордского универ ситета, где руководит международной группой молодых исследователей, в которую, кроме американцев, входят также шведы, мексиканцы, китайцы и японцы. Здесь и были выполнены те работы, которые ныне -- удостоены Нобелевской Кроме того, каждый год он четыре месяца прово-дит в Израиле, где читает лекции и ведет научные исследования в Еврей- А к 'I ском университете Иерусалима. Интерес к генетическим ^^ исследованиям в боль- шу шой и дружной семье _^W Корнбергов заложен, ви- Артур Корнберг |
