Роджер Корнберг. По стопам отца

Николай Мельников

Лауреатов Нобелевской премии в мире немало, и каждый год их список пополняется всё новыми и новыми фамилиями. Однако династия обладателей самой престижной научной премии мира – дело совсем иное.

Отец и сын Корнберги.

Среди таких кланов можно назвать, пожалуй, лауреатов премии по физике Нильса Бора и его сына Оге Нильса, семейную чету Пьера и Марии Кюри и их дочь Ирен Жолио-Кюри, разделившую премию по химии со своим мужем Фредериком Жолио, и шведских физиков Карла Манне Сигбана и его сына Кая. В этом году, когда в Стокгольме среди новых лауреатов было названо имя Роджера Дэвида Корнберга, получившего Нобелевскую премию в области химии «за исследование механизма копирования клетками генетической информации», таких семей стало на одну больше.

Роджер Корнберг, член Национальной академии наук США и американской Академии искусств и наук, – сын Артура Корнберга, который сорок семь лет назад тоже удостоился чести произносить речь с «нобелевской» трибуны, и внук Джозефа Корнберга и Лены Кац, приехавших в 1900 году в Америку из Австрийской Галиции (ныне территория Польши). Роджер родился в 1947 году в США, в городе Сент-Луисе, штат Миссури, в 1967 году окончил Гарвардский университет со степенью бакалавра, а спустя еще пять лет стал доктором биохимии в Станфорде. Некоторое время Корнберг-младший занимался научными исследованиями в Великобритании, в лаборатории при Кембриджском университете, а затем вернулся в Соединенные Штаты и получил место доцента в военно-медицинской школе Гарвардского университета. В 1978 году он вернулся в родной Станфорд, где работает до сих пор, но уже в качестве профессора структурной биологии.

Самое интересное, что отец и сын Корнберги в разное время исследовали практически один и тот же процесс: функционирование молекул ДНК и РНК. Но Артур Корнберг изучал механизмы синтеза носителей наследственной информации, а Роджер, вооруженный куда более совершенным инструментарием, умудрился сделать эту биохимию видимой. Его премия относится к достаточно распространенной в последние годы категории «инженерных», когда Шведская королевская академия отмечает не столько очередной прорыв человеческой мысли, сколько достижения в прикладных или экспериментальных исследованиях. Сделать генетику видимой в принципе, как показал опыт, было возможно, но процесс требовал столь тщательной проработки всех деталей эксперимента, что результаты можно было получить лишь через много лет кропотливого каждодневного труда. Многие ученые брались за эту тему, но качественных фотографий работающей ДНК добилась лишь команда терпеливого Корнберга, убившего десяток лет на настройку техники, – остальные отступились гораздо раньше.

Этот год, такой урожайный на «Нобелевки» для Америки, знаменателен еще и тем, что впервые в этом веке премию в области естественных наук получил один человек. Традиционно они делятся надвое или даже натрое – ведь каждое подобное открытие является результатом либо совместных трудов, либо параллельной работы нескольких ученых в разных научных центрах. Однако на этот раз всё оказалось иначе: у Корнберга в его работе не было ни конкурентов, ни коллег – подобные старательность и терпение встречаются даже реже, чем самый редкий талант теоретика.

В 1959 году Роджер Корнберг уже присутствовал на церемонии награждения нобелевских лауреатов – ему было тогда двенадцать, а традиционные диплом и золотую медаль из рук короля Швеции принимал его отец. 10 декабря этого года он снова окажется в главном концертном зале Стокгольма. Но на этот раз – в рядах победителей. И его голос прозвучит со знаменитой «нобелевской» трибуны.

Ежемесячный литературно-публицистический журнал и издательство.

Муж и жена 52-летний Эдвард (Edvard I. Moser) и 51-летняя Мэй-Бритт Мозер (May-Britt Moser) за работы, в которых описываются механизмы головного мозга, ответственные за ориентацию в пространстве. Им досталась половина денежного эквивалента премии. Вторую половину получит Джон О`Киф (John O"Keefe).

За всю историю премии это всего лишь пятая семейная пара, удостоенная одной из высших научных наград. Первыми была семья Пьера и Мари Кюри , получившая Нобелевку по физике в 1903 году. Впоследствии, уже после смерти мужа, Мари получила вторую Нобелевскую премию, по химии, в 1911 году.

Одна из их дочерей, Ирен Жолио-Кюри (Irène Joliot-Curie), была удостоена Нобелевки по химии в 1935 году вместе со своим мужем Фредериком Жолио (Frédéric Joliot). Их младшая дочь Ева (Ève Curie) работала в ЮНИСЕФ, и была замужем за Генри Лабуиссом, который принял Нобелевскую премию мира от имени ЮНИСЕФ в 1965 году.

В 1947 году семья выходцев из Австро-Венгрии, американских биохимиков Герти Терезы Корти и Карла Кори (Gerty Cori and Carl Cori) получила Нобелевку по физиологии «за открытие каталитического превращения гликогена».

Раздельно премии получила семейная пара Мюрдалов: Гюннар Мюрдал (Gunnar Myrdal) был удостоен премии по экономике 1974 года за пионерские работы в области теории денег и экономических флуктуаций, а его жена, писатель и дипломат Элва (Alva Myrdal) - премии мира 1982 года за ее роль в переговорах ООН в деле разоружения и создания зон, свободных от ядерного оружия.

На сайте Нобелевской премии приводятся факты, когда премию получали братья, а также отец и сын. Так, нидерландский экономист Ян Тинбергерн и его младший брат, эколог, орнитолог Николаас Тинбергерн (Jan and Nikolaas Tinbergen) были удостоены высокой награды по экономике (1969) и физиологии и медицине (1973) соответственно. 63-летний Ян получил премию «за создание и применение динамических моделей к анализу экономических процессов». А 66-летний Николаас получил Нобелевку совместно с Карлом фон Фришем и Конрадом Лоренцем «за открытия, связанные с созданием и установлением моделей индивидуального и группового поведения животных». Ян прожил 91 год, а его брат - 81.

Много примеров такой позитивной семейственности у Нобелевской премии по физике. Отец и сын Уильям и Лоуренс Брэгги (William Bragg and Lawrence Bragg) получили Нобелевку в 1915 году за «их заслуги в анализе кристаллической решетки посредством рентгена».

Шведский физик Манне Сигбан (Karl Manne Georg Siegbahn) получил Нобелевку в возрасте 38 лет в 1924 году «за открытия и исследования в области рентгеновской спектроскопии», а его сын Кай Сигба н (Kai M. Siegbahn), продолживший исследования в этой области, - в возрасте 63 лет в 1981 году «за вклад в развитие электронной спектроскопии высокого разрешения».

Британский физик Джозеф Джон Томпсон в возрасте 50 лет был удостоен премии за открытие электрона, с формулировкой «за исследования прохождения электричества через газы» в 1906 году, а продолживший семейную традицию его 45-летний сын, Джордж Паджет Томпсон (George Paget Thomson), в 1937 году «за экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах».

Выдающийся датский физик Нильс Бор в возрасте 37 лет получил премию в 1922 году «за заслуги в изучении строения атома», а его сын Оге Бор (Aage N. Bohr) - в 53 года в 1975 году «за открытие взаимосвязи между коллективным движением и движением отдельной частицы в атомном ядре и развитие теории строения атомного ядра, базирующейся на этой взаимосвязи».

Артур Корнберг и Роджер Корнберг

Стоит отметить и семью потомственных американских биохимиков. Артур Корнберг (Arthur Kornberg) получил Нобелевку по медицине 1959 года, а его сын, биохимик Роджер Корнберг (Roger D. Kornberg) - по химии 2006. Жена Артура и мама Роджера - тоже биохимик. В 2010 году Роджер Корнберг совместно с Жоресом Алферовым стали сопредседателями научно-технического совета инновационного центра «Сколково». Интересно, что свою стажировку Артур Корнберг проходил в 1947 году в школе медицины Вашингтонского университета в Сент-Луисе у лауреатов Нобелевки Герты и Карла Корнов. Как раз в том году его научные руководители получили высшую научную награду, и в этом же году у него родился сын Роджер.

Отец и сын Ойлеров, потомки выдающегося математика Эйлера, были удостоены двух Нобелевок. Шведский биохимик, выходец из Германии, Ханс фон Ойлер-Челпин (Hans von Euler-Chelpin) получил премию по химии 1929 года за открытие ферментации сахара и ферментативных энзимов, а его сын, физиолог Ольф фон Ойлер (Ulf von Euler) - премию по физиологии 1970 года «за открытия, касающиеся гуморальных передатчиков в нервных окончаниях и механизмов их хранения, выделения и инактивации».

Интересные факты из истории присуждения Нобелевских премий

27 ноября 1895 года в Париже в присутствии четырех свидетелей шведский промышленник, изобретатель динамита, бездымного пороха, газовых моторов, искусственного шелка и многого другого Альфред Бернхард Нобель подписал завещание, согласно которому его доверенное лицо Рагнар Сульман, сын которого впоследствии был долгие годы послом Швеции в СССР, должен перевести все его состояние, включая действующие предприятия, в надежные ценные бумаги, которые в совокупности должны составить основной постоянный фонд.

Премия самым достойным

Доходы от фонда в виде процентов должны ежегодно идти на пять равноценных премий лицам, которые «принесли наибольшую помощь человечеству». Одна – тому, кто сделает наиболее важное открытие или изобретение в области физики; другая – за наиболее существенное открытие или усовершенствование в области химии; третья – за важнейшее изобретение или достижение в области физиологии или медицины; четвертая – за наиболее выдающееся гуманистическое произведение в области литературы; пятая – «за выдающиеся усилия в деле борьбы за братство народов, упразднение или сокращение постоянных армий, а также за создание и упрочение мирных конгрессов, ведущих к осуществлению мира и сближению народов».

«Мое особое желание, — писал Нобель, — чтобы при присуждении премий не принималась во внимание национальность кандидатов, какова бы она ни была, и чтобы премию получил наиболее достойный, будь он скандинав или нет».

Первое присуждение премий, которые стали называться Нобелевскими в честь их основателя, состоялось 10 декабря 1901 года. На сегодняшний день Нобелевская премия является, пожалуй, одной из самых почетных, престижных международных наград в современном мире. Стать ее обладателем – мечта каждого ученого, писателя, общественного деятеля. Иногда это происходит на склоне лет соискателя. Так, например, советский академик П.Л. Капица был удостоен Нобелевской премии в 84 года, а немецкий физиолог Карл фон Фриш и российский физик-теоретик В.Л. Гинзбург получили эту высокую награду в 87 лет.

Однако известен случай, когда Нобелевская премия была присуждена молодому ученому в возрасте 25 лет. Произошло это в 1915 году.

Уильям Лоренс Брэгг родился в 1890 году в г. Аделаида, в Австралии. (Кстати, здесь же, на зеленом континенте, родился один из основоположников квантовой электроники и будущий лауреат Нобелевской премии по физике советский академик А.М. Прохоров, родителей которого в свое время сюда забросила судьба). Его отец Уильям Генри Брэгг был профессором математики и физики в местном университете, куда после окончания колледжа Св. Петра и поступил 14-летний Лоренс. Окончил университет в 1908 году. В том же году его отец принял предложение о работе в Лидском университете и перевез семью в Англию.

Осенью 1909 года Лоренс поступает в колледж Тринити в Кембридже. Будучи очень способным студентом, он получает стипендию для изучения математики, однако его больше привлекает физика, изучению которой он и посвящает себя в оставшееся время до окончания колледжа в 1911 году.

В течение первого года в качестве студента-исследователя в Кембридже Лоренс делает открытие, принесшее ему наибольшую известность. Его закон о дифракции рентгеновских лучей на кристаллах позволяет рассчитать положение атомов в кристалле по дифракционной картине, которую образуют рентгеновские лучи, проходя сквозь кристаллическую решетку. Разработанный Брэггом старшим рентгеновский спектрометр позволил проанализировать большое количество кристаллов. «За заслуги в исследовании кристаллов с помощью рентгеновских лучей», отмечается в решении Нобелевского комитета, Нобелевская премия по физике за 1915 год присуждена английским ученым отцу и сыну Брэггам.

Первые семьи Нобелевских лауреатов

Но это была не первая семья Нобелевских лауреатов. В 1903 году французские ученые супруги Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри были удостоены Нобелевской премии по физике за открытие полония и радия, исследование радиоактивного излучения. Ими введен термин «радиоактивность».

В 1906 году в результате уличной катастрофы погибает Пьер Кюри. Мария остается с двумя малолетними дочерьми. Все же она находит в себе силы продолжать работу, и она приводит к тому, что в 1911 году Шведская королевская академия наук присудила Марии Кюри Нобелевскую премию по химии за исследование свойств радия. Это открытие привело к рождению новой области науки – радиологии. Таким образом, Мария Склодовская-Кюри стала первой и единственной женщиной дважды лауреатом Нобелевской премии.

По стопам матери пошла и ее старшая дочь Ирен. В семнадцать лет она стала студенткой Сорбонны. Шел 1914 год, началась Первая мировая война. Продолжая учебу, Ирен одновременно помогала матери в организации радиологической службы. После окончания учебы в 1920 году Ирен стала работать ассистентом Марии Кюри в Институте радия, где и познакомилась со своим будущим мужем Фредериком Жолио, также работавшим ассистентом Марии Кюри.

Под руководством дважды Нобелевского лауреата Ирен и Фредерик стали со временем выдающимися учеными. В 1934 году они открыли искусственную радиоактивность. В этом же году не стало Марии Кюри и Фредерик Жолио присоединяет к своей фамилии фамилию Кюри, а Ирен Кюри – фамилию Жолио.

В 1935 году за открытие явления искусственной радиоактивности – одного из крупнейших открытий века – супруги Жолио-Кюри удостаиваются Нобелевской премии по химии. Ирен, наверное, единственная женщина, не считая членов королевской семьи, которая дважды присутствовала на торжественной церемонии вручения этой самой престижной награды. Первый раз это было в 1911 году, когда вручали премию ее матери, а теперь и ей самой пришлось быть в центре внимания.

Преданность науке привела к тому, что жизнь обоих поколений Кюри в прямом смысле принесена ей в жертву. Мария Кюри, ее дочь и зять Фредерик Жолио-Кюри умерли от лучевой болезни, возникшей в результате многолетней работы с радиоактивными веществами.

Созвучной с фамилией Кюри стала и фамилия Нобелевских лауреатов супругов Кори. В 1920 году Герти Тереза Радниц вышла замуж за Карла Фердинанда Кори. У них было много общего. Родились в одном году – в 1896, в одном городе – Праге, оба интересовались медициной. В 1922 году супруги эмигрируют в США. Здесь в Буффало, а позднее в Сент-Луисе и Бостоне, будучи профессорами в области фармакологии и биохимии, они занимаются научной работой. В 1947 году за исследование обмена углеводов у животных и ферментов, связанных с ним, описание процесса ресинтеза гликогена из молочной кислоты биохимикам супругам Кори была присуждена Нобелевская премия по медицине.

По стопам своих родителей

Тезис о том, что природа отдыхает на детях, оправдан не всегда. И этому есть много подтверждений. К упомянутым выше Лоренсу Брэггу и Ирен Кюри можно добавить еще несколько фамилий.

Всемирно известный датский ученый Нильс Бор в 1922 году был награжден Нобелевской премией по физике «За заслуги в исследовании строения атомов». Его сын Оге Бор получил Нобелевскую премию по физике в 1975 году как один из авторов обобщенной модели атомного ядра.

Английский физик Джозеф Джон Томсон вошел в историю науки как человек, открывший электрон. В 1906 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике за исследование прохождения электричества через газы. Его сын Джорж Паджет Томсон получил такую же премию в 1937 году за открытие дифракции электронов.

Шведский физик Зигбан Карл Манне Георг – основоположник ядерной и рентгеновской спектроскопии. Получил Нобелевскую премию по физике в 1924 году. Через 57 лет в 1981 году его сын Зигбан Кай Манне был удостоен такой же награды за разработку метода электронной спектроскопии для химического анализа.

Шведский биохимик Ханс фон Эйлер-Хельпин – автор трудов по биокатализу, стал Нобелевским лауреатом в 1929 году. Его сын Ульф фон Эйлер-Хельпин нашел свои научные интересы в физиологии. За свои исследования в этой области удостоился в 1970 году Нобелевской премии по медицине.

Дважды лауреаты

Кроме Марии Склодовской-Кюри еще трое ученых становились дважды Нобелевскими лауреатами. Американский физик и химик, общественный деятель Лайнус Карл Полинг – единственный в мире ученый, который получил Нобелевские медали из рук королей двух разных королевств. Нобелевскую премию по химии за применение новейших достижений физики и химии в биологии и медицине в 1954 году Полингу вручил король Швеции Густав VI Адольф. Нобелевскую премию мира 1962 года, которой он был удостоен за усилия в борьбе против испытания ядерного оружия, Полинг получил в Осло из рук короля Норвегии Олафа V.

Согласно Уставу Нобелевского фонда удостоиться премии можно лишь однажды в каждой области. Однако и здесь бывают исключения. Американский ученый Джон Бардин удостоен двух Нобелевских премий по физике. Одной – в 1956 году за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта, другой – в 1972 году за создание теории сверхпроводимости.

Английский биохимик Фредерик Сенгер разработал основные методы исследований первичной структуры белков. Установил химическое строение молекулы инсулина и первичную структуру гена, кодирующего синтез инсулина. Получил две Нобелевские премии по химии в 1958 и 1980 годах.

Торжественная церемония

А теперь немного о том, что сопутствует присуждению Нобелевских премий.

Согласно Уставу Нобелевского фонда премии присуждаются за выдающиеся работы последних лет или за открытия, важность которых оценена только недавно.

Ежегодно Нобелевские комитеты, созданные при учреждениях, ответственных за присуждение премий, рассылают тысячи писем известным ученым и организациям с предложением указать среди своих коллег достойных присуждения премии. Сами же руководители Нобелевского фонда в отборе кандидатов не участвуют.

Члены Нобелевского комитета выполняют свои обязанности на общественных началах. Обсуждение кандидатов и голосование происходят в полной секретности. Разногласия, если они бывают, не заносятся в протокол. Имена кандидатов объявляются с краткой мотивировкой. Решения о присуждении Нобелевской премии не подлежат ни обжалованию, ни отмене. По окончании работы члены Комитета идут в ресторан стокгольмской Биржи, получив от ее управляющего серебряный талер на оплату традиционного обеда, предусмотренного завещанием Нобеля.

Вручение премий в Швеции считается очень большим праздником. Мероприятия, связанные с этим событием, продолжаются больше недели. Официальная церемония вручения премий происходит 10 декабря, в день смерти великого сына Швеции.

В этот день все прибывшие лауреаты рано утром собираются в концертном зале Стокгольмской филармонии, чтобы присутствовать при поднятии шведского флага. Проводится репетиция церемонии вручения премий. Согласно предписанному протоколу лауреаты должны быть одеты строго официально, во фраки. Большая часть виновников торжества берет фраки в аренду здесь же, в Стокгольме, только немногие шьют его специально для себя.

В тот же день, вечером, в огромном зале, вмещающем 1700 человек, происходит церемония награждения. При этом присутствуют почетные гости и члены шведской королевской семьи. Сама церемония необычайно торжественна. Лауреаты поднимаются на постамент, на котором начертана буква „N“, и получают из рук короля Швеции почетный диплом, изготовленный художником специально для каждого лауреата, и Золотую медаль. Она имеет диаметр 65 мм и весит 205 г. На лицевой стороне изображен А. Нобель и указаны даты его рождения и смерти (1833- 1896). На оборотной стороне надпись «Способствует облагораживанию жизни открытиями в области искусств». Это строки из шестой песни «Энеиды» Вергилия. Надпись на этой стороне дополняет рисунок с изображением природы в образе богини, выплывающей из облаков, которая держит рог изобилия. Вуаль, скрывающую ее лицо, поднимает женщина, олицетворяющая гений науки.

После вручения каждой премии оркестр исполняет фрагмент одного из классических музыкальных произведений. По окончании церемонии награждения все покидают зал и направляются в городскую ратушу, где в Золотом зале устраивается торжественный прием. На банкете бургомистр произносит три тоста: за короля, в память Альфреда Нобеля и за лауреатов. Hа следующий день происходит вручение чека – денежного эквивалента Нобелевской премии. По положению лауреаты премии должны в течение шести месяцев выступить в Стокгольме с Нобелевской лекцией – популярным изложением тематики своей работы.

Альфред Нобель держал целый штат юристов – патентоведов, охранявших его изобретательские права в Германии, Швеции, Англии, США, России и др. странах.

Но, как заметил Исполнительный директор Нобелевского фонда Михаэль Сульман, сын того Сульмана, который был послом Швеции в СССР, и внук того Рагнара Сульмана, которому Нобель поручил создать Нобелевский фонд, самым главным, незапатентованным изобретением Нобеля стала Нобелевская премия.

В этом году Нобелевские премии присуждались в 109-й раз. И как всегда среди лауреатов были представители разных стран, континентов и национальностей.

ДОСАДНЫЙ ПЕРЕКОС

Нобелевская премия 2006 г. по химии

Незачем скорбеть о досаждающих нам переменах,
ибо перемены – основа жизни.
Анатоль Франс

И з уст маститых ученых часто можно слышать, что деление химии на органическую, неорганическую, полимерную, аналитическую условно. Химия едина! Например, академик Ю.А.Золотов напоминает, что границы между смежными науками никогда не были четкими, потому что природа вообще не знает придуманного нами деления на дисциплины.

Это, безусловно, верно, но возникло деление химии на различные дисциплины не случайно, и отказаться от него довольно трудно. Химику-органику совсем не просто читать монографию по геохимии или вникать в статью по химии металлических сплавов: совсем иной образ мыслей, другой язык, малознакомые экспериментальные методики и способы представления результатов. Специализация химика в определенном направлении совсем не мешает работе, скорее наоборот, помогает совершенствоваться.

Обсуждать это вряд ли имело бы смысл, если бы не одна грустная деталь. Альфред Нобель в своем завещании упомянул химию, никак не разделяя ее на отдельные дисциплины. К чему это привело, судите сами: за последние 10 лет семь раз эту престижную премию получали биохимики и только три раза те, кого можно назвать «обычными» химиками, в том числе и физикохимики.

Традиционно Нобелевскую премию считают индикатором высоких достижений, она отмечает заметные вехи в развитии науки, дает возможность каждому ученому скорректировать свои знания и эрудицию. В крупных научных центрах принято приглашать очередного лауреата выступить с лекцией, некоторые институты устраивают специальный семинар для знакомства с содержанием премированной работы. Но в последние годы эта традиция почти исчезла.

Все дело в том, что биохимия (ее более современное название – молекулярная биология) весьма специфична. Не только круг изучаемых ею объектов, но и сам язык этой науки заметно отличается от того, к которому привыкли остальные химики. Традиционный язык химии – прежде всего химические формулы, благодаря которым химики всего мира легко понимают друг друга. Но именно химических формул в работах по биохимии вы практически не увидите.

Обычно состав молекулы полипептида изображают в виде слагающих эту молекулу аминокислот, обозначенных буквенными сочетаниями (например, ЛЕЙ-АЛА-ФЕН-ГЛИ-АЛА-АЛА), но скорее всего вам придется разглядывать ленточки, полоски, жгутики и спирали. Такой способ, помогающий изобразить третичную структуру биополимеров, предложил в свое время американский биофизик Джейн Ричардсон. Это компактный и, безусловно, удобный (для биохимиков) способ записи, но весьма непривычный для большинства химиков. Поэтому при знакомстве с очередным достижением химии, отмеченным престижной премией, большинство химиков ограничивается чтением всего одного предложения из пресс-релиза Нобелевского комитета, в котором сказано, за что именно присуждена эта премия (и не более того).

Понятно, что в сложившейся ситуации никак не виноваты сами биохимики, они делают свое трудное и интересное дело, не помышляя ни о каких премиях. «Обычные» химики тоже не виноваты. яркие звезды, загорающиеся на небосклоне химии (ферроцен, карборан, фуллерен) и создающие новые главы химической науки, появляются, к сожалению, не каждое десятилетие и, увы, непредсказуемо, что, кстати, делает научный поиск интереснее. Не только новые необычные соединения заслуживают награды. Если спросить самих химиков, то они назовут массу вполне достойных исследований: антикраун-эфиры, ионные жидкости, процессы кросс-сочетания и многое другое.

Нобелевский комитет тоже не в чем упрекнуть: они – обычные люди и никак не виноваты в том, что гораздо большее впечатление на них производят те работы, которые открывают способы лечения многих болезней, таких как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, некоторые онкологические заболевания.

Преимущественное внимание членов Нобелевского комитета к биохимическим работам усиливается дополнительно следующим обстоятельством: все лауреаты Нобелевских премий прежних лет имеют право номинировать кандидатов на эту премию (т.е. выдвигать кандидатуры для очередного рассмотрения). Поскольку среди них с каждым годом все больше биохимиков, то вполне естественно, что они предлагают к номинированию тех ученых, работы которых им хорошо знакомы и достоинства которых им хорошо известны.

Можно предположить, что подобная проблема зреет и в недрах соседней с химией дисциплины: физики тоже, скорее всего, готовы посетовать на то, что астрофизика с ее нейтринной астрономией, рентгеновскими телескопами и исследованиями космического излучения постепенно захватывает монополию на премии.

Впрочем, есть выход – ввести новые номинации, как это было сделано в 1969 г., когда начали присуждать Нобелевские премии по экономике, но это, к сожалению, не нам решать.

Отложим на время наши переживания, связанные с тем, что обычная химия оказалась в тени набирающей силу биохимии, и познакомимся поближе с премированной работой.

И так, Нобелевская премия по химии в 2006 г. присуждена Роджеру Корнбергу (Roger Kornberg) за исследования механизма транскрипции на молекулярном уровне у эукариотов. В названии работы присутствуют термины, которые следует пояснить.

Эукариоты – различные одно- или многоклеточные растительные и животные организмы, у которых в теле клеток содержится отграниченное мембраной ядро. В ядре, как известно, находится индивидуальный хромосомный набор каждого организма.

Помимо эукариотов существуют еще прокариоты, их организмы не содержат клеточного ядра и хромосомного аппарата – это бактерии, сине-зеленые водоросли и некоторые другие организмы. Таким образом, к эукариотам, которых изучал автор премированной работы, относится большинство окружающих нас растительных и животных организмов, в том числе и мы с вами, уважаемые читатели.

Вначале напомним, для чего используется информация, записанная в молекулах ДНК с помощью чередующихся азотсодержащих гетероциклов (нуклеиновых оснований). Конечный этап извлечения этой информации – синтез белков. Белки – важнейшие компоненты каждого живого организма: мышцы, внутренние органы, костная ткань, кожный и волосяной покров млекопитающих состоят из белков. Это полимерные соединения, которые собираются в живом организме из различных аминокислот. В такой сборке управляющую роль играют нуклеиновые кислоты, процесс проходит в две стадии.

На первой стадии часть двойной спирали ДНК раскрывается, освободившиеся ветви расходятся и становятся доступными. На этом участке начинается синтез РНК, называемой матричной, поскольку она, как копия с матрицы, точно воспроизводит информацию, записанную на раскрывшемся участке ДНК.

На второй стадии матричная РНК перемещается из ядра клетки в околоядерное пространство – цитоплазму, и к ней подходят так называемые транспортные РНК, которые несут с собой (транспортируют) различные аминокислоты для сборки белковых молекул. Какие именно аминокислоты и в какой очередности должны выстраиваться в цепь, указывает порядок чередования азотсодержащих гетероциклов в матричной РНК. Весь процесс напоминает работу пишущей машинки, складывающей из букв алфавита осмысленные слова.

Упомянутая выше первая стадия этого механизма и оказалась в центре внимания Корнберга.

Термин «транскрипция», присутствующий в названии работы, означает перезапись информации с ДНК на РНК. Этот процесс исключительно важен: если он остановится, то организм погибнет. Известно, например, что транскрипцию блокирует токсин, содержащийся в бледных поганках, многие заболевания (онкологические и сердечно-сосудистые) также связаны с нарушением этого процесса.

Большинство биохимических процессов проходит в присутствии биокатализаторов (так называемых ферментов). На сегодня изучено свыше 2000 различных ферментов, это самый многочисленный класс белков. Традиционно название каждого фермента имеет окончание «аза». Ферменты – истинные короли в мире катализа: они способны увеличивать скорости биохимических процессов в тысячи раз. Ферменты не только высокоэффективные катализаторы, но и селективные (направляют реакцию в строго заданном направлении). В их присутствии реакция проходит практически со 100%-м выходом, без образования побочных продуктов, при этом условия протекания реакции исключительно мягкие: обычное атмосферное давление и температура живого организма.

Процесс транскрипции, о котором идет речь, также проходит в присутствии специального катализатора – РНК-полимеразы. Эта макромолекула состоит из 30 000 атомов (название довольно точно отражает назначение этого катализатора). Механизм действия РНК-полимеразы и составляет основное содержание премированной работы.

Молекула полимеразы представляет собой спутанный клубок, который охватывает ДНК, удерживая ее в нужном положении. Затем фермент узнает, какой именно участок ДНК следует раскрыть, и частично раскрывает две нити ДНК с образованием небольшой полости. Открывшаяся полость имеет строго определенный размер: точно такой, который позволяет новому звену войти внутрь полости и присоединиться к растущей молекуле РНК. Природа этого звена определяется составом нуклеотида в открывшемся участке ДНК. После того как нужное звено встало на место, специальный фрагмент полимеразы (показан на рис. 1 в виде черной спирали) передвигает ДНК для того, чтобы произошло считывание следующего участка.

В зависимости от того, какое именно звено должно оказаться следующим, перемещающий спиральный фрагмент, подобно челноку, сдвигает ДНК назад или вперед для того, чтобы можно было раскрыть новый участок ДНК. Со слов Корнберга, он получил большое удовольствие, когда сумел в деталях познакомиться с замечательной работой этого «механизма».

После того как растущая РНК достигает нужной длины, она отходит в сторону, и ДНК восстанавливает структуру двойной спирали. В конце всех процедур молекула ДНК должна остаться неизменной. Природа это заботливо предусмотрела.

Заслуга Корнберга состоит в том, что он сумел сделать буквально «покадровую съемку» этого процесса, но не в форме фотоснимков, а в виде расшифрованных результатов рентгеноструктурного анализа, дополненных электронной микроскопией. Полученные результаты он представил в наглядной форме с помощью компьютерной модели. Столь элегантный эксперимент ему удалось провести благодаря тому, что он сумел выбрать необычайно удобный объект исследования – клетки пищевых дрожжей.

Дрожжи тоже относятся к эукариотам, и потому их можно рассматривать (в плане изучения механизма транскрипции) как модель млекопитающих. Оказалось, что дрожжевыми клетками намного легче манипулировать и проще создавать однородный материал, обеспечивающий воспроизводимость экспериментов. Тем не менее, чтобы полностью отработать технику эксперимента, Корнбергу потребовалось более десяти лет. В течение всего этого времени у него не было даже промежуточных результатов, которые можно было бы опубликовать, первые снимки он опубликовал в 2001 г.

Не многие исследователи могли бы столь долго продолжать поиски, не получая конкретных результатов. В течение всего периода работу финансировал Национальный институт здравоохранения США. По мнению Корнберга, рассчитывать на финансирование подобных фундаментальных работ со стороны промышленных или коммерческих организаций не приходится, поскольку только через десятилетия можно ожидать реальную прибыль.

Результаты работы Корнберга не исчерпываются описанной «съемкой» процесса. Помимо этого он установил, что процессу транскрипции «помогает» дополнительное участие пяти особых молекулярных комплексов. Например, комплекс из двадцати белков, названный медиатором (рис. 2), определяет то место, с которого следует начинать считывание информации, и когда следует закончить процесс, что напоминает работу двухпозиционного переключателя. Действие медиатора помогло понять, почему в клетках разных тканей синтезируются различные белки.

В настоящее время Корнберг изучает процессы, приводящие к нарушению транскрипции, что сопровождается различными заболеваниями. По мнению Корнберга, эти исследования со временем могут привести к созданию соответствующих лекарственных препаратов.

Н апоследок не откажем себе в удовольствии посмотреть, кому и за что присудили в 2006 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине: лауреаты – Эндрю Файер и Крейг Мелло, содержание работы – «За открытие РНК-интерференции – эффекта гашения активности определенных генов». Буквально та же самая область и тот же круг объектов, что и у премированной работы по химии. М.В.Ломоносов мог бы в такой ситуации перефразировать свое знаменитое изречение, сказав: «Широко простирает биохимия руки свои в дела человеческие». Впрочем, «обычные» химики не унывают, поскольку уверены в том, что химия себя еще покажет!

КОРНБЕРГ Роджер родился в 1947 г. в Сан-Луисе (штат Монтана, США) в семье биохимика Артура Корнберга. Роджер – старший из трех сыновей. Его младший брат Томас Корнберг – профессор биохимии в Сан-Франциско (штат Калифорния, США) – вспоминает, что Роджера никогда ничто не интересовало, кроме науки, обстановка в их доме была такова, что беседы о науке продолжались в течение всего дня, в том числе и за обедом, и даже во время уик-эндов.

Роджер Корнберг получил степень бакалавра в 1967 г. в Гарварде, а степень доктора – в 1972 г. в Стэнфорде за исследование перемещения липидов в мембранах клеток. С 1972 г. по 1975 г. он работал в лаборатории молекулярной биологии в Кембридже (Великобритания), а с 1976 г. – в Военно-медицинской школе Гарварда в должности доцента по биохимии. В 1978 г. Корнберг возвратился в Стэнфорд и начал работу в звании профессора на кафедре структурной биологии.

Корнберг – член американской Национальной академии наук и американской академии наук и искусств, почетный член японского Биохимического общества, редактор журнала «Annual Reviews of Biochemistry» , обладатель четырех национальных премий и Гран-при французской академии наук (2002). В связи с получением Нобелевской премии Корнберг был вынужден отменить поездку в Питсбург, где его ожидала премия Диксона по медицине.

В настоящее время он работает в Стэнфордском университете (штат Калифорния, США). Его жена Яли Лорч (Yahli Lorch) долгое время работала вместе с ним в Стэнфордском университете и, по словам Корнберга, была постоянным источником вдохновения в работе. В настоящее время она занимает должность профессора в этом университете.

Одним из первых поздравил нового лауреата его отец Артур Корнберг, который в 1959 г. получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследование механизмов биосинтеза рибонуклеиновой кислоты и дезоксирибонуклеиновой кислоты. Двенадцатилетний Роджер присутствовал в Стокгольме вместе с отцом на церемонии вручения премии.

Подобный прецедент – лауреаты отец и сын – шестой случай в истории Нобелевских премий. Для отца столь высокое признание заслуг сына не стало неожиданным, т. к. он знал, что его сын в прошлые годы был номинирован на эту премию.

В завершение своей нобелевской лекции Корнберг показал на экране список, включающий имена более чем 70 коллег из Америки, Европы и Израиля, сотрудничавших с ним в процессе работы. По мнению Корнберга, основные ожидания в борьбе за здоровье человечества следует связывать с биохимическими исследованиями.

Cramer P., Bushnell D.A., Kornberg R.D. Structural basis of transcription: RNA polymerase II at 2.8 Е resolution. Science, 2001, v. 292, р. 1863–1876.

Gnatt A.L., Cramer P., Fu J., Bushnell D.A., Kornberg R.D. Structural basis of transcription: An RNA polymerase II elongation complex at 3.3 Е resolution. Science, 2001, v. 292, p. 1876–1882.

Bushnell D.A., Westover K.D., Davis R.E., Kornberg R.D . Structural basis of transcription: An RNA polymerase II – TFIIB cocrystal at 4.5 angstroms. Science, 2004, v. 303, p. 983–988.

Золотая медаль Нобелевского лауреата в области химии

Отец и сын: Роджер Корнберг, лауреат 2006 года

Отец и сын: Артур Корнберг, нобелевский лауреат 1959 года

Любопытно, что среди трех получивших высшую научную награду женщин-химиков две также представляют одну семью — это Мария Склодовская-Кюри (1911, «за выдающиеся заслуги в развитии химии»), и ее дочь Ирен Жолио-Кюри (1935, «за выполненный синтез новых радиоактивных элементов»).

Из отечественных ученых Нобелевской премии по химии был удостоен только один человек — академик Николай Семенов. В 1956 году он разделил с Сирилом Норманном Хиншельвудом награду за описание механизма цепных реакций. А безусловно заслуживавший этой награды Дмитрий Иванович Менделеев так и не получил премии, хотя, когда ее начали присуждать, он был в зените славы. Нобелевский комитет решил, что от Менделеева премия и так «никуда не денется», и предпочел наградить более молодого химика.

Интересна также премия 1965 года, полученная Робертом Бернсом Вудвордом, про которого говорили, что он «продал душу дьяволу» за свой талант химика-органика. На счету Вудворда столько виртуозных органических синтезов, что Нобелевку ему присудили не за какую-то определенную работу, а по совокупности — «за выдающийся вклад в искусство органического синтеза». Среди всех вердиктов Нобелевского комитета по химии, пожалуй, нет более элегантного.