01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Медицина
17 апреля
Нобелевские лауреаты: Пол Грингард

От теоретической физики к биофизике

Американский нейробиолог Пол Грингард
Rockefeller University/Max Pixel/Indicator.Ru

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.

Ab69783f89665630751d4123a861ef45225cde99
Схематическое описание того, за что Полу Грингарду дали Нобелевскую премию
nobelprize.org

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.

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое