Нобелевские лауреаты: Пол Берг

Первый шаг на пути генной инженерии

Пол Берг

Wikimedia Commons

Как человечество вступило в пору генной инженерии и какую роль научно-популярная литература сыграла в формировании личности нобелевского лауреата, читайте в рубрике «Как получить Нобелевку».

Пол Берг

Дата рождения: 30 июня 1926 года, Бруклин, США

Нобелевская премия по химии 1980 года (1/2 премии, по ¼ присуждено Уолтеру Гилберту и Фредерику Сенгеру за создание метода секвенирования ДНК). Формулировка нобелевского комитета: «За фундаментальные исследования биохимических свойств нуклеиновых кислот, в особенности рекомбинантных ДНК».

В 1926 году случилось два знаменательных события в истории биологии и биохимии. Второе, менее важное (возможно!) – это рождение нашего героя, одного из трех сыновей в семье производителя одежды Гарри Берга и домохозяйки Сары Бродски. Первое же событие имело, наверное, даже большее значение, чем рождение отца генной инженерии. 36-летний американский микробиолог из Мичигана Поль Генри де Крюи (иногда у нас его фамилию писали как «Кройф») написал книжку, которая стала, пожалуй, первым научно-популярным бестселлером.

Первое издание Крюи в СССР

Wikimedia Commons

Даже в СССР/России эта книга выдержала, наверное, не менее десятка изданий, и популярна до сих пор. «Охотники за микробами» Крюи с 1920-х и по сей день приводят в науку все новых и новых людей: по меньшей мере, я знаю биохимиков младше меня, в детстве зачарованно читавших эту книжку, а нынче публикующих замечательные статьи в Nature.

Наш герой в детстве тоже зачитывался сравнительно недавним и, пожалуй, первым научно-популярным бестселлером. Так что его судьба была предопределена сразу же – микробы, вирусы, их биохимия. Кстати, была и еще одна книжка, сильно повлиявшая на Берга: «Эрроусмит» нобелевского лауреата по литературе, американца Синклера Льюиса. Эта книга повествует о пути ученого Мартина Эрроусмита – с самых низов Среднего Запада до вершин научного сообщества. Кстати, угадайте, какой научный журналист за 25% гонорара и доходов от продаж согласился Льюису помочь в написании этого бестселлера, вышедшего в 1925 году и принесшего ее автору (на обложке стояло только имя Льюиса) в 1926 году (опять магический двадцать шестой!) Пулитцеровскую премию? Не поверите, но это был Поль Генри де Крюи!

Американское издание «Эрроусмита»

Wikimedia Commons

Но для начала нужно было пройти стандартный путь – школа и университет. Берг закончил школу Авраама Линкольна в январе 1943 года. К тому времени США уже участвовали во Второй мировой и, как только ему исполнилось 17 (в июне 1943), Берг пошел на флот. Он должен был стать морским летчиком палубной авиации, а этому нужно было учиться – и чтобы не терять времени в ожидании, Берг поступил в Пенн Стейт (Penn State University). Правда, летчиком Пол так и не стал: программу сократили и ему пришлось служить по прямо противоположной специальности – на подводной лодке. В 1946 году Берг демобилизовался, и в 1948 году он уже бакалавр в своем университете, а в 1952 году – обладатель докторской степени по биохимии в Западном резервном университете Кейза (Case Western Reserve University). В своей диссертации он показал роль фолиевой кислоты и витамина B12 в синтезе метионина. С тех пор Берг работает только с лучшими в своей области учеными. К примеру, в 1954 году Берг перешел на кафедру микробиологии в Медицинскую школу университета Вашингтона (WUSM), где начал работать с Артуром Корнбергом (первым человеком, синтезировавшим ДНК, и нобелевским лауреатом 1959 года за это достижение).

Артур Корнберг

Wikimedia Commons

В лаборатории Корнберга (уже в Стэнфорде, куда Корнберг с командой ушел в 1959 году) Берг изучает механизм того, каким образом аминокислоты собираются в белки. Собственно говоря, именно Берг установил, как транспортные рибонуклеиновые кислоты переносят аминокислоты в место синтеза белка.

Примерно к середине 1960-х годов процессы работы генов в клетках становится понятнее. В первую очередь – благодаря бактериофагам, которые могут встраивать участки своей ДНК в клетки бактерий. Как всегда, главные открытия были сделаны на «лабораторной мыши» микробиологов – кишечной палочке E.Coli – и заражающем ее бактериофаге лямбда. Вирусы применялись для анализа работы генов, тогда же биохимики и генетики научились при помощи вирусов манипулировать генами. Бергу хотелось сделать то же самое с генами многоклеточных организмов.

В 1967 году Берг берет в Стэнфорде отпуск на год – впрочем, «отпуск» в его случае не означал отсутствие работы. Он поехал в Солковский (не путать со Сколковским!) институт к еще одному будущему нобелиату – Ренато Дульбекко (премия 1975 года по физиологии и медицине). Дульбекко незадолго до того открыл полиомавирус, вызывающий опухоли у мышей. Главной целью Берга было изучение работы с культурами клеток, однако ДНК-вирус его заинтересовал. Tumor virus, как называл его сам Берг, во-первых, имел очень маленький геном, с которым легко работать, а во-вторых именно он превращал нормальные клетки в клетки опухоли, встраивая в них свои гены.

Ренато Дульбекко

Wikimedia Commons

Когда Берг вернулся в Стэнфорд, он продолжил работу с полиомавирусами, в частности, с полиомавирусом обезьяны SV40. Берг понял, что можно использовать SV40 как вектор для введения в обычную клетку другой генетической информации. И запланировал очень изящный эксперимент, по сути, ставший началом всей генной инженерии.

В обычных условиях SV40 не взаимодействует с кишечной палочкой. Поэтому Берг использовал набор ферментов, выделенных Корнбергом, для того, чтобы разрезать ДНК SV40, бактериофага лямбда E.Coli и затем «собрать» из кусочков химерную или, как принято говорить, рекомбинантную ДНК. В итоге получилась плазмида – кольцевая ДНК, содержащая галактозный оперон (последовательность генов, кодирующих метаболизм галактозы у кишечной палочки). В руках ученых появился инструмент по введению генов одних организмов в геном других.

Чем хорошо писать о нобелиатах последних 30-40 лет? Во-первых, многие из них живы по сей день. А во-вторых, легко можно найти видео, где они сами рассказывают о своих работах.

Давайте послушаем самого Берга:

Успех пришел к Бергу в 1972 году, а за успехом пришел испуг. Точнее, не испуг, а нормальная и правильная предосторожность: тогда уже было известно об онкогенности вирусов (исследования Дульбекко). Поэтому Берг задумался – вдруг искусственные вирусы будут порождать новые, онкогенные бактерии?

В 1974 году он пишет письма в крупнейшие научные журналы (Nature, Science и другие), призывая ввести годичный мораторий на операции с рекомбинантными ДНК, и занимается подготовкой к конференции для обсуждения потенциальной опасности. В 1975 году прошла знаменитая Асиломарская конференция по рекомбинантной ДНК. Впрочем, достаточно быстро стало понятно, что опасность преувеличена – и работы с рекомбинантной ДНК были продолжены.

Началась эпоха генной инженерии, а пять лет спустя – в 1980 году – Берг был удостоен Нобелевской премии по химии. Наш герой получил половину премии, вторую часть поделили между собой личности не менее легендарные – Уолтер Гилберт (начинавший в физике элементарных частиц и работавший у Абдуса Салама) и Фредерик Сенгер (уже получавший химического «нобеля» в 1958 году за расшифровку структуры инсулина). Эти двое создали метод установления первичной структуры ДНК – секвенирование. Право выступить на нобелевском банкете от всех троих получил Берг.

Королева Беатрикс поздравляет лауреатов 1980 года

Wikimedia Commons

В своей речи Берг привел ставшую классической метафору другого нобелевского лауреата, Петера Брайана Медавара: «Если мы представим развитие живых организмов сжатым в год космического времени, то развитие человека заняло только день. Только в течение последних 10−15 минут длится наша жизнь, совсем не сомнительная. Мы – все еще новички и можем надеяться стать лучше. Высмеивать надежду на прогресс – окончательная глупость, последнее слово бедности духа и подлости ума».

В своем интервью на сайте Нобелевского комитета Берг говорит: «Не совсем корректно называть меня отцом генной инженерии. Мы сделали лишь первый шаг на пути к ней».

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.