Нобелевские лауреаты: Кристиан Анфинсен

Американский биохимик Кристиан Бемер Анфинсен

NIH/Wikimedia Commons/Indicator.Ru

Как пивная и мясная лаборатории помогли разгадать тайну работы ферментов, как началась молекулярная инженерия и как нобелевский лауреат пытался спасти океан от радиоактивных отходов, рассказывает очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Кристиан Бемер Анфинсен

Родился: 26 марта 1916 года, Монессен, Пенсильвания, США.

Умер:14 мая 1995 года, Рандалстаун, Балтимор, Мэриленд, США.

Нобелевская премия 1972 года по химии (1/2 премии, вторую половину разделили между собой Станфорд Мур и Уильям Говард Стайн). Формулировка Нобелевского комитета: «За работу по исследованию рибонуклеазы, особенно взаимосвязи между аминокислотной последовательностью и ее биологически активными конферментами (for his work on ribonuclease, especially concerning the connection between the amino acid sequence and the biologically active conformation)».

Суортмор-колледж

Wikimedia Commons

Скандинавская фамилия нашего героя совершенно справедливо подсказывает, что корни его следует искать на европейском Севере. Инженер-механик Кристиан Бемер Анфинсен родился в Норвегии, переехал в США и встретил там Софию Расмусен. Через некоторое время у них родился сын, которого назвали в честь отца: Кристиан Бемер Анфинсен-младший. В 1920-х годах семья переехала из Пенсильвании в Филадельфию, и в 1933 году Кристиан-младший поступил по стипендии в пафосный гуманитарный частный Суортмор-колледж, основанный в 1864 году тремя квакерами. Наш герой стал первым (но далеко не последним) Нобелевским лауреатом-выпускником этого колледжа. Потом будут Дейвид Балтимор и Говард Темин (1975, физиология или медицина), Эдвард Прескотт (2004, премия памяти Нобеля по экономике), Джон Мазер (2006, физика). И это не говоря о губернаторе и кандидате в президенты США Майкле Дукакисе.

Сохранилось описание Анфинсена в выпускном альбоме выпуска «Халцион» 1937 года: «С раздутыми ноздрями, выражающими страсть, c копной белокурых волос на голове и томным взглядом больших голубых глаз, он ходит по территории колледжа». Правда, сам Анфинсен говорил, что в выпуске «все были гениями, кроме него». Два года спустя, после получения магистерской степени по органической химии, он получил стипендию Американско-Скандинавского фонда для работы в Копенгагене в Карлсберговской лаборатории, которая была создана в 1875 году соответствующей пивоварней для изучения химии в приложении к пивоварению, затем перешла в биохимию, а затем век спустя снова была передана пивоварам.

Карлсберговская лаборатория

Wikimedia Commons

Правда, проработал Анфинсен на севере Европы всего ничего — Вторая мировая война набирала обороты и пришлось вернуться в США. Там наш герой получил стипендию в Гарварде, докторскую степень по биохимии и начал преподавать. Именно там он начал свою первую исследовательскую работу: войскам США в Юго-Восточной Азии требовалась защита от малярии и он разбирался с метаболизмом крови обезьян, зараженных малярийным плазмодием.

В 1947–1948 году наш герой успел поработать у будущего нобелевского лауреата, великого Хуго Теорелля, а в 1950 году Анфинсен перешел на работу в Национальные институты здоровья (лабораторию клеточной физиологии при Национальном кардиологическом институте) и решил заняться структурой белков.

Уже в середине 1940-х годов Анфинсен и его коллега Дэвид Штейнберг начали исследовать процесс включения аминокислот, меченных изотопами, в белки.

Мы помним, что свою первую Нобелевскую премию Фредерик Сенгер получил, установив структуру 51-аминокислотного инсулина.

Используя его метод, Анфинсен решил установить связь между структурой фермента и его функцией и активностью. Он предположил, что если синтезирует цепочку аминокислот, присоединяя их одну за другой, и будет измерять ее активность после каждой стадии, то сможет точно определить взаимосвязь между свойствами фермента и аминокислотной последовательностью.

Своей моделью он выбрал рибонуклеазу быка, фермента, катализирующего деградацию РНК. Этот белок «собран» из 124 аминокислот. Выбор был неслучаен: ведь лабораторию Анфинсену передала компания по упаковке мяса. Он сумел увидеть, что аминокислотные остатки спонтанно сворачиваются в форму, которую назвали «нативной конформацией». Фактически он показал, что свойства белков полностью можно объяснить их химической структурой. Так было положено начало изучению фолдинга белков. В итоге Анфинсен развил идею, которую он назвал «термодинамической гипотезой» сворачивания белка, она была призвана объяснить нативную конформацию аминокислотных структур. Он решил, что исходные или природные конформации получаются потому, что эта форма является термодинамически наиболее стабильной. Но гипотеза гипотезой, а ее нужно проверить. Он помещал фермент в экстремальные условия, где его третичная структура разваливалась — происходила денатурация. А когда белок помещали в «комфортные» условия, структура восстанавливалась и восстанавливалась активность.

Именно за эти работы, которые были сделаны не только в «мясной», но и в «пивной» лаборатории (он снова поработает в Карлсберговской лаборатории) наш герой получил Нобелевскую премию. В своей лекции он сказал: «Нативная конформация определяется по совокупности межатомных взаимодействий и, следовательно, по аминокислотной последовательности в данной среде». Возможно, сама премия стала не только признанием его прорыва в химии белков, но и началом активной борьбы Анфинсена с конца 1950-х годов за пиар белковой химии. Дело в том, что в то же время совершался прорыв в разгадке тайн ДНК — Уотсон, Крик, Ниренберг и так далее. Он начал с публикации «Молекулярные основы эволюции» и, как вспоминал его постдок Майкл Янг, «несколько человек имели стимул работать в лаборатории Анфинсена в значительной степени потому, что они прочли эту небольшую, но научно богатую публикацию».

А Анфинсен начал следующий этап: он предположил, что можно изменять фермент и смотреть, как нарушается его функция. В интервью он говорил: «Мы вовлечены в то, что вы можете назвать молекулярной инженерией. Мы смотрим на структуру фермента, и, например, если мы видим фрагмент в цепи, который, кажется, не делает ничего, мы посмотрим, что произойдет, если мы отрубим его. Некоторые люди думают, что самые важные открытия в области молекулярной биологии уже сделаны, что на двойной спирали все завершилось , но я думаю, что фолдинг белка только открыл огромное поле для нас».

А ведь еще был интерферон и изучение термофильных бактерий… Он работал до конца своей жизни. В момент смерти, которая случилась от сердечного приступа за год до его 80-летия, он занимался попыткой приспособления термофильных бактерий для очистки океана от радиоактивных отходов.

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.