Генетический детектив. От исследования рибосомы к Нобелевской премии - [19]

Если не считать этих результатов, прогресс был медленным. Даже спустя десятилетие после того, как были получены первые трехмерные кристаллы рибосом, оставалось неясным, удастся ли построить на их основе методом рентгеновской кристаллографии хоть какие-нибудь внятные карты. Тем не менее Ада Йонат цеплялась за эту мечту и стремилась улучшить свои кристаллы.

Глава 5 Мекка кристаллографии

Тем временем в середине 1980-х меня начала выматывать работа в Брукхейвене, где я пытался из имевшегося материала хоть что-то извлечь известными мне методами. К счастью, через несколько лет мне составил компанию Стив Уайт, прибывший из Виттманновского отдела в Берлине. Он вырос в рабочем квартале Ист-Лондона, и шансов куда-то выбиться у него было мало. Однако ум и везение помогли ему поступить в среднюю школу, куда принимали с одиннадцати лет по результатам вступительного экзамена.

Потом он получил высшее образование в Бристоле и защитил кандидатскую в Оксфорде. Общительный и дружелюбный Стив понимал мои неприличные шутки и, как типичный англичанин, любил выпить пива с друзьями и увлекался всевозможным спортом. Его девушка-индианка прилетела к нему, в Америку, но вскоре пара рассталась. Количество женщин в Брукхейвене стремилось к нулю, но каким-то образом Стиву с его английским акцентом, очарованием и душой нараспашку удалось пережить там целую серию романов.

Будучи в Берлине, Стив вместе с Китом Уилсоном, Кристофом Аппельтом и другими работал над решением более осуществимых задач, чем исследование субъединицы: выясняли строение отдельных рибосомных белков. Расшифровали один, затем, после долгого перерыва, – второй, оставалось еще сорок восемь. Но даже если разгадать их все, получится разве что каталог деталей, но не схема сборки. Полагаю, они надеялись, что эти структуры сами подскажут, как из них получается рибосома. Прибыв в Брукхейвен, Стив был полон решимости продолжать начатый проект.

Он оказался подкованным кристаллографом. Я же, в свою очередь, много знал о том, как разбирать рибосому и очищать ее белки. Стив предложил поработать вместе, и наш тандем просуществовал более пятнадцати лет.

Я отправился в Йель, чтобы воспользоваться гигантским биореактором и вырастить в нем достаточное количество тех самых бактерий Bacillus stearothermophilus, на материале которых берлинская группа получила свои первые 50S-кристаллы. Но обнаружив, насколько это кропотливая работа и как мало очищенного белка получается в результате, я стал искать другой способ. Так сложились звезды, что я оказался в нужном месте в нужное время. Мои коллеги Билл Стадиер и Джон Данн пытались заставить обычную бактерию E. coli в больших количествах производить разные белки. Они использовали методы генной инженерии, сшивая промотор («стартовую площадку» для начала транскрипции) от вируса Т7 и ген, кодирующий нужный им белок. Так бактерия E. coli фактически превращалась в фабрику по производству необходимых исследователям белков. Я взял небольшой творческий отпуск, чтобы прямо у нас в отделе изучить инструментарий молекулярной биологии, и попросил Стива немного подождать.

На тот момент в моей команде работали всего двое лаборантов – Сью Эллен Герчман и Вито Грациано, которым пару лет спустя составила компанию Хелен Киця. Под руководством Билла и Джона мы со Сью Эллен быстро клонировали гены всех белков, которые уже успели кристаллизовать Стив и его берлинские коллеги. Вскоре после этого мы сделали еще множество белков и просто просияли, когда генетически измененные или рекомбинантные белки, сделанные в E. coli, кристаллизовались так же, как белки, извлеченные из термофильных бактерий.

В тот период я также работал над гистоном H5 – белком, помогающим сплетать хроматин в волокно и укладывать его в клеточном ядре. В этом белке, который называют линкерным гистоном, есть «сердцевина», именуемая GH5 (глобулярный домен гистона H5). Я хотел ее кристаллизовать, но опыта кристаллизации не имел. Стив сказал: «Это очень просто. Давай покажу».

Любой школьник знает, что, если выпарить сахарный или соляной раствор, то получатся кристаллы. Дело в том, что по мере испарения воды соль или сахар достигают такой концентрации, что становятся нерастворимы. Но если просушить белок, то получится просто бесформенный комок, так как белковые молекулы очень крупные и гибкие, и существует очень много вариантов их соединения. Если налить лимонный сок в молоко, появятся хлопья. Поэтому нужно повышать концентрацию вещества очень медленно, чтобы белковые молекулы успели расположиться стройными рядами и кристаллизоваться. Для этого капельку белкового раствора смешивают с осадителем (например спиртом или солью), который делает белок нерастворимым. Затем эта капля переносится на тонкое покровное стекло, которое переворачивается таким образом, что капля висит над ячейкой с раствором. В те времена эту работу нам приходилось делать вручную, но сегодня роботы аккуратно ставят тысячи опытов с разными вариантами состава белкового раствора.

Вскоре мы со Стивом получили кристаллы не только GH5, но и белка S5 (префикс и число означают, что это примерно пятый по величине белок из малой субъединицы).