Нобелевские лауреаты: Пол Грингард

Как центральное отопление помогло сделать выбор великому ученому, как ненависть к атомному оружию сделала из потенциального физика-теоретика нейробиолога и что делает с нашими нейронами дофамин, рассказывает внеочередной выпуск нашей рубрики «Как получить Нобелевку».

Действительно, наш сегодняшний выпуск — внеочередной. Несколько дней назад скончался один из самых выдающихся нейрофизиологов современности, лауреат Нобелевской премии 2000 года Пол Грингард. К сожалению, мы не в первый раз выбираем героя для рубрики по подобному поводу — но такова жизнь. Остается утешать себя, что наш герой прожил очень долгую, полную как научных открытий, так и личных радостей жизнь. Впрочем, обо всем по порядку.

Пол Грингард

Родился 11 декабря 1925 года, Нью-Йорк, США

Умер 13 апреля 2019 года, Нью-Йорк, США

Нобелевская премия 2000 года по физиологии и медицине (1/3 премии, совместно с Эриком Канделем и Арвидом Карлссеном). Формулировка Нобелевского комитета: «за открытия, связанные с передачей сигналов в нервной системе (for their discoveries concerning signal transduction in the nervous system)».

Предки Пола Грингарда со стороны отца эмигрировали в Сент-Луис из Кенигсберга, нынешнего Калининграда, в 1850-х годах, а до того жили в городе Вержболово Сувалакской губернии Российской империи (ныне город Вирбалис в Литве). Отец Грингарда, Бенджамин, был достаточно известным комедиантом, играл и пел в водевилях (а параллельно сделал бизнес в косметической индустрии). А вот мать…

Как писал сам Грингард в автобиографии, «я появился на свет 11 декабря 1925 года в Нью-Йорке при трагических обстоятельствах». Его мать, Перл Мейстер, умерла при родах.

Грингард не только не помнил ничего о матери, от нее не осталось даже фото. Отец через 13 месяцев женился вторично. Позже полученные 400 000 долларов Нобелевской премии Грингард потратит на учреждение премии имени Перл Мейстер Грингард, которая с 2004 года вручается в области биомедицинских исследований женщинам. (Кстати, в 2018 году эту премию получила создатель метода CRISPR/Cas Дженнифер Дудна.) И вот еще один интересный факт, который сам Грингард рассказал уже на склоне лет: «Мне был закрыт доступ в семью моей биологической матери, я познакомился с этой семьей совсем недавно и был рад узнать, что многие ее члены являются весьма творческими личностями, работающими в различных областях науки, управления и так далее».

У Грингарда была сестра Ирена, родившаяся в 1924 году. Она пошла по стопам отца, став известной киноактрисой (правда, знали ее под псевдонимом Хелен Кейн). А сам Пол решил заняться наукой. Правда, поначалу университетское образование ему не далось: началась война, и он три года прослужил во флоте инженером-техником, а когда юноша набрал достаточно квалификации, его включили в спецгруппу Массачусетского технологического института, которая занималась созданием систем раннего обнаружения японских летчиков-камикадзе, доставлявших достаточно проблем в конце войны американскому флоту.

Как только война закончилась, Пол поступил в небольшой Гамильтон-колледж, в котором выбрал специализацию по физике и математике. Наш герой серьезно собирался заниматься теоретической физикой, и, окончив колледж в 1948 году, начал искать подходящие варианты. Но оказалось, что единственная организация, которая выдавала стипендии на образование в области теоретической физики в США, в то время была… Комиссия по атомной энергии. Иначе говоря, нужно было готовиться к разработке новых видов ядерного и термоядерного оружия.

«Это было всего через три года после того, как на Японию сбросили атомные бомбы, и я не хотел участвовать в исследованиях, плоды которых могли бы способствовать созданию более мощного оружия массового уничтожения», — вспоминал Грингард.

Поэтому он сконцентрировался на зарождающейся тогда биофизике. В то время в США было всего две группы академических биофизиков: в Калифорнийском университете и в Пенсильванском. Первая занималась медицинским применением изотопов, вторая изучала нервные клетки методами электрофизиологии. Грингард выбрал второе — и не прогадал. Вскоре после его поступления руководитель группы филадельфийских биофизиков Детлев Бронк получил предложение стать президентом университета Джонса Хопкинса и забрал всех биофизиков с собой, создав в Хопкинсе целый факультет биофизики. Главой отделения биофизики стал будущий лауреат Нобелевской премии за работы по зрению Кеффер Хартлайн, а лекции читал сам создатель модели потенциала действия сэр Алан Ходжкин. Так что фундаментальную нобелевскую работу Ходжкина-Хаксли Грингард слушал в качестве лекции из серии «а вот это мы еще не опубликовали».

«Эта работа, выполненная исключительно биофизическими методами, наполнила меня восхищением. В то же время элегантность этого исследования заставила меня почувствовать, что, возможно, пройдет много времени, прежде чем биофизические методы сами по себе внесут еще больший вклад в наше понимание функции нервных клеток. Таким образом, именно лекция Ходжкина заставила меня рассмотреть возможность объединения биофизических и биохимических методов для понимания молекулярной и клеточной основы работы нервных клеток», — писал Грингард.

Затем, после окончания университета Джонса Хопкинса, Грингард стал работать постдоком в Европе. Наука в Лондоне Грингарду понравилась, плюс семейная жизнь дала свои плоды — в Англии у него родились два ребенка. Он подумывал, не остаться ли. Но было три серьезных минуса: непонятная для американца система образования (дети все же), отсутствие денег, и главное — там, где поселился Грингард, не было центрального отопления. Все это заставило нашего героя вернуться в США. После восьми лет в Geigy Research Laboratories он наконец получил хорошую работу в Йельском университете, где проработал 15 лет, а затем перешел в Рокфеллеровский университет в Нью-Йорке. В этих двух центрах Грингард и создал то, за что получил Нобелевку.

Собственно говоря, на момент начала исследований Грингарда было уже, конечно, понятно, что сигналы от нейрона к нейрону передаются при помощи нейромедиаторов, одним из которых является дофамин. Грингард заинтересовался, что происходит в нейроне после того, как дофамин соединился с рецептором в синаптической щели. Удивительно другое: многие исследователи чуть ли не крутили пальцем у виска: «Бедный Пол! Ну ничего, я уверен, он найдет дорогу из этого тупика обратно на правильный путь». Всех интересовало лишь то, что после соединения с дофамином нейрон-реципиент возбуждается и импульс идет дальше.

Грингард все-таки пошел дальше, а точнее — глубже, и стал изучать вторичные сигнальные каскады, которые превращали соединение нейромедиатора с рецептором в постоянные изменения в нейроне.

В изящной серии экспериментов Грингард и его сотрудники смогли показать, что соединение дофамина с рецептором на поверхности нейрона вызывает увеличение концентрации циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), что в свою очередь активирует белок, называемый протеинкиназой A, который «включает» или «выключает» другие белки, добавляя к ним фосфатные группы. Этот процесс был известен в других клетках и получил название фосфорилирования. Фактически Грингард напомнил нейробиологам, что нейрон — это не только «провод», по которому идет электрический ток, но и клетка — со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Белки, активированные фосфорилированием, могут затем выполнять ряд изменений в клетке: транскрибирование ДНК для создания новых белков, перемещение большего количества рецепторов в синапс (и, таким образом, повышение чувствительности нейрона) или перемещение ионных каналов на поверхность клетки (и, таким образом, повышение возбудимости нейрона). Грингард открыл и центральную молекулу, которая управляет всеми этими процессами — белок DARPP-32, за что и получил свою Нобелевскую премию.

Достойное завершение десятилетий исследований, которые поначалу воспринимались так, что сам их автор говорил: «Был момент, когда я думал, что мои идеи не будут восприняты в течение моей жизни». Хорошо, что именно в этом Пол Грингард ошибся.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.