Нобелевские лауреаты: Фриц Липман. Кофермент А

О том, как смерть дяди повлияла на выбор профессии, о биохимическом марафоне и об одном учителе двух нобелиатов 1953 года повествует наш сегодняшний выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

В прошлом выпуске рубрики «Как получить Нобелевку» мы рассуждали о нобелиатах-однофамильцах. Кребсы, Фишеры… Однако бывают случаи, когда лауреатов можно перепутать просто из-за схожести фамилий, которые звучат одинаково. Так случилось и со вторым лауреатом премии по физиологии или медицине 1953 года, фамилия которого звучит практически так же, как и фамилия нобелиата-физика за 1908 год, родившегося в Люксембурге, умершего на корабле и создавшего метод цветной фотографии на основе интерференции. Только наш сегодняшний герой – Липман, а тот, физик – Липпман. Не будем путать.

Фриц Альберт Липман

Родился 2 июня 1899 года, Кенигсберг, Королевство Пруссия

Умер 24 июля 1986 года, Поукипзи, Нью-Йорк, США

Нобелевская премия 1953 года в области физиологии или медицины (1/2 премии, вторую половину получил Ханс Кребс). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие кофермента А и его значения для промежуточных стадий метаболизма» (for his discovery of co-enzyme A and its importance for intermediary metabolism).

Нашего героя, при некотором желании, можно тоже отнести к «российским» Нобелевским лауреатам. Вместе с его земляком Отто Валлахом и почти земляком Вильгельмом Вином. Все они родились на территории современной Калининградской области: Липман и Валлах – в нынешнем Калининграде, некогда Кенигсберге, Вин – в загородном Гаффкене, ныне Парусном.

Отец нашего героя был адвокатом и не очень высоко ценил своего младшего сына. Леопольд Липман сразу понял, что из обоих сыновей продолжателей отцовского дела не выйдет. Старший, Хайнц Липман, вообще стал литератором, а про Фрица отец говорил, что тот был «недостаточно мошенником, чтобы стать классным адвокатом». Впрочем, поначалу сын вообще не проявлял особого интереса к саморазвитию: ни в школе, ни даже в университете будущий нобелевский лауреат не проявил себя выдающимся учеником.

Все изменил 1917 год – и речь не о революциях в России. Умер дядя Липмана, который всегда был героем для племянника. Причем умер не от старости, а от аппендицита, и молодой человек решает связать себя с медициной. Он поступил в Мюнхенский университет, но почти сразу же был призван на фронт – и, как студент-медик, попал в медицинскую роту. Впрочем, на войне особой опасности Липман не подвергался, поскольку рота была за линией фронта. А там и поражение Германии подоспело, и юноша вернулся домой. Удивительно, но именно в Кенигсберге в 1919 году шансов погибнуть у нашего героя было гораздо больше: он приехал в самый разгар эпидемии испанки.

Но он даже не заразился. И вернулся в Мюнхен, где изучал медицину еще один семестр. Семья и друзья думали, что Фриц все-таки станет врачом, потому рекомендовали будущему медику активнее изучать патологию и гистологию. Три месяца он резал трупы и разглядывал стекла. И понял, что ему чего-то не хватает, чтобы разобраться, почему человек болеет, что происходит внутри здорового или больного организма на молекулярном уровне. И именно среди трупов Липман круто меняет вектор своей активности и начинает свой «биохимический марафон». Он думал, что забег будет всего на три месяца, а оказалось – на всю жизнь. Нужно пояснить всю необычность такого решения. Как пишут Уильям Дженкс и Ричард Вольфенден в биографии Липмана, в то время биохимия считалась врачами чем-то совершенно не обязательным. Но, продолжают авторы, «Липман не был обычным врачом».

В те времена существовал трехмесячный интенсив по биохимии еврейско-венгерско-германского физиолога Петера Роны, урожденного Розенфельда. Рону смело можно назвать «делателем нобелиатов»: среди выпускников его интенсива – сэр Эрнст Чейн, без которого пенициллин не начал бы триумфальное шествие по планете, и Ханс Кребс, о котором мы рассказывали в прошлый раз. Совпадение – нобелиаты одного года одной номинации учились биохимии у одного человека.

Наступил 1923 год. Гиперинфляция в Германии заставляла думать о других вариантах развития карьеры. На четыре месяца Липман получил стажировку в фармакологической лаборатории в Амстердаме, где и принял окончательное решение стать биохимиком. Но одновременно он понял, что совсем не знает химии – обыкновенной, классической органической и неорганической. Способ исправления такого недостатка уже был известен – интенсивный курс от хорошего специалиста. Таким стал ведущий органик Института биологии Кайзера Вильгельма Ганс Меервейн (химики знают его по соли Меервейна, перегруппировке Вагнера-Меервейна, арилированию по Меервейну и многим другим вещам).

Изучение органической химии растянулось на три года и завершилось докторской диссертацией под руководством Меервейна в 1927 году.

А дальше посодействовал папа и помог желанию своего сына заниматься биохимией у лучшего. Лучшего – значит, у нобелевского лауреата 1922 году Отто Мейергофа, несостоявшегося психиатра и исследователя гликолиза.

У Мейергофа Липман провел три года. За это время он сумел показать, что в ходе мышечного сокращения расщепляется креатинфосфат, после чего еще три года проработал в трех европейских лабораториях, в том числе у Фебуса Левена, который занимался нуклеиновыми кислотами и нуклеотидами (именно Левен разделин ДНК и РНК и установил, что в ДНК есть аденин, тимин, гуанин и цитозин), а также Леонора Михаэлиса, автора основного уравнения ферментативной кинетики (уравнение Михаэлиса-Ментен).

Осенью 1932 года Липман перебрался в Копенганен и занялся изучением эффекта Пастера, который заключается в том, что дрожжи, активно «занимающиеся» спиртовым брожением в отсутствии кислорода, начинают «притормаживать», когда в их среде появляется кислород.

Сначала он пытался увидеть прямое действие кислорода на ферменты гликолиза, но тщетно. Только в 1937 году удалось сделать важный шаг: для того, чтобы разобраться, что происходит в этом случае, Липман занялся изучением окисления пирувата в лактобактериях.

В работе со штаммом бактерии Lactobacillus delbrueckii Липман применил метод меченых атомов, добавляя изотоп фосфора в фосфат, добавляемый к препарату. Оказалось, что окисление пирувата привело к образованию аденозинтрифосфата (АТФ) из адениндифосфата (АДФ) и фосфата. Так удалось выяснить, что соотношение АТФ:АДФ, а не сам кислород, является фактором, регулирующим активность некоторых ферментов гликолиза. Теперь мы знаем, что дрожжи просто могут быть как аэробами, так и анаэробами. Когда кислорода нет, они живут по одному метаболическому пути, а когда есть, им выгоднее жить «по циклу Кребса», и спиртовое брожение для них уже неактуально.

Липман показал, что превращение пирувата в ацетат полностью зависит от неорганического фосфата и приводит к образованию фосфорилированной формы ацетата – ацетилфосфата. Наш герой пришел к ошибочному выводу, что ацетилфосфат — это химически активная форма ацетата, которая, соединяясь с оксалоацетатом, образует лимонную кислоту в первом звене цикла Кребса (цепи реакций метаболизма углеводов и жирных кислот). На самом деле для образования лимонной кислоты с оксалоацетатом должна взаимодействовать ацетилированная форма того соединения, за которое Липман получит свою премию. Но в тот момент он об этом еще не знал.

Описываемые события происходили в 1939 году, когда европейская деятельность нашего героя завершилась. Увы, переезд из Германии был только отсрочкой: в 1939 году влияние Третьего рейха распространилось и на Данию. Тут ему подвернулось место в Корнелльском университете. Так Липман стал американским ученым – и именно в США он совершил свое главное открытие. Уже в 1940 году он устанавливает, что ацетилфосфат образуется из АТФ и ацетата в бактериальных экстрактах, в том же году он публикует свою знаменитую статью Metabolic generation and utilization of phosphate bond energy (в журнале Advances in Enzymology, в которой впервые рассказывается о «богатых энергией фосфатах» и главной энергетической «валюте» организма.

Впрочем, Нобелевскую премию вместе с Кребсом, детали цикла которого Липман постоянно уточнял, наш герой получил не за эту статью. Чуть позже его группа, изучая ацетоновый экстракт из высушенного и измельченного мозга голубя, открыла ацилирующий агент, активируемый ацетатом. Вещество, также активно участвующее в цикле Кребса, получило название «кофермент А». Статья A common factor in the enzymatic acetylation of sulfanilamide and of choline вышла в Journal of Biological Chemistry.

Цикл Кребса получил решающее уточнение, а биохимики узнали о существовании одной из важнейших молекул в организме. Естественно, Нобелевская премия в 1953 году была вручена Кребсу и Липману «пополам» абсолютно заслуженно.

Представляя лауреатов и обращаясь к Липману, Эрик Хаммарстен из Каролинского института сказал: «Это – признание глубоких и значительных достижений в области исследования функций живой клетки. […] Вы преодолели основное препятствие, четко продемонстрировав механизм широко распространенной реакции и одновременно открыв новый способ передачи энергии в клетке».

Сказано очень точно. Правда, именно с этого времени, пожалуй, Нобелевская премия по физиологии или медицине все чаще станет «Нобелевской премией по молекулярной биологии и биохимии». Но что делать – с «нобелевкой» по химии точно такая же история.

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.