Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии

Путь Йонат в Берлин был непрост, ей пришлось преодолеть ряд мучительных преград. Она выросла в Иерусалиме в небогатой ортодоксальной семье, находящейся в бедственном положении из-за смерти отца в возрасте сорока двух лет. Родители всячески мотивировали Аду учиться, но обстоятельства вынудили девушку помогать кормить семью. Было понятно, что она далеко пойдет, поскольку ей удалось окончить Еврейский университет в Иерусалиме и защитить кандидатскую диссертацию в Институте Вейцмана. Окончив постдокторантуру в США, она вернулась в Институт Вейцмана, чтобы преподавать.

Работу, связанную с исследованием рибосом, Йонат начала с попытки кристаллизовать один белковый фактор, помогающий рибосоме начать сборку с нужной точки мРНК, но, работая год, почти не получила результата. Кроме того, ей пришлось пережить простой в несколько месяцев после несчастного случая – велосипедной аварии. В тот период, как она рассказала в интервью Элизабет Пенниси для журнала Science в 1999 году, она осознала, что в лаборатории Виттманна приготавливают множество очищенных рибосом от самых разных организмов, и попросила его разрешения попробовать кристаллизовать их.

Опыт работы Йонат в кристаллографии сводился к исследованию пары небольших белков; кроме того, у нее еще не было публикаций, посвященных рибосомам. Однако после двух осечек с Парадисом и Флеттериком Виттманн, пожалуй, был только рад, что кто-то по доброй воле хочет взяться за столь нетривиальный проект. В той же статье под авторством Пенниси Йонат вспоминала: «Он сказал, что это мечта его жизни, и обеспечил меня всем необходимым»[11].

Прорывы в биологии зачастую происходят благодаря тому, что ученый правильно подобрал подопытное животное. Например, изучить передачу нервных импульсов удалось на гигантских аксонах кальмаров – их волокна настолько толстые, что в них можно вставить электрод. Первые генетики работали с дрозофилами, так как эти плодовые мушки очень быстро размножаются, и у них можно отслеживать множество визуальных маркеров, например цвет глазок, чтобы логически вывести, как наследуются различные признаки. В мире бактерий стандартным организмом для всевозможных биохимических и генетических исследований является кишечная палочка (Escherichia coli, E. Coli), так как ее легко выращивать: численность удваивается каждые двадцать минут. Латинское название бактерии указывает как на ее первооткрывателя, Теодора Эшериха, так и на то, что она обитает в прямой кишке. Она известна широкой публике в основном из-за тяжелых вспышек дизентерии, которую могут вызывать некоторые ее вирулентные штаммы. Неудивительно, что именно кишечная палочка стала основным биоматериалом для получения очищенных рибосом и их изучения, а в лаборатории Виттманна она имелась в избытке. Первые попытки кристаллизовать ее рибосомы позволили синтезировать лишь микрокристаллы, настолько мелкие, что пользы в них было не больше, чем в плоских кристаллах, исследуемых под электронным микроскопом. Требовался новый организм, и, к счастью, коллега Виттманна Фолькер Эрдманн нашел его.

В пятнадцатилетнем возрасте Эрдманн эмигрировал из Германии в США, где окончил старшие классы и колледж в Нью-Гэмпшире. Ему было любопытно вернуться на историческую родину, поэтому в аспирантуру он отправился в Германию. Защитив кандидатскую диссертацию, Эрдманн стал работать в лаборатории у Масаясу Номуры в Висконсине. Он знал, что Номуре удалось разобрать и вновь собрать малую субъединицу рибосомы (30S), поэтому захотел проверить, получится ли проделать то же самое с большой субъединицей (50S). Названия субъединиц бактериальных рибосом (30S и 50S) характеризуют, как быстро они выпадают в осадок в пробирке при центрифугировании. Заглавная буква S означает «единицы Сведберга», названные в честь шведского ученого Теодора Сведберга, исследовавшего скорость седиментации молекул в ультрацентрифуге. Инересно, что коэффициент седиментации целой бактериальной рибосомы равен 70S, а не 80S, так как скорость оседания частицы зависит от ее формы (а также массы).