Узнав, что Том и Питер решили объединиться для изучения рибосом, я поначалу всерьез обеспокоился, поскольку понимал, что они станут мне грозными соперниками. Но потом выдохнул, узнав, что они полностью сосредоточились на субъединице 50S, взяв за основу улучшенные кристаллы Ады на материале
Некоторое время я также раздумывал, не опробовать ли мою стратегию определения фаз на материале 50S-субъединиц Ады, но не хотел вступать с ней в прямое соперничество, считая, что коллеги этого не одобрят. Естественно, ни одна научная проблема никому не принадлежит. Но на заре развития кристаллографии белков, когда и рентгеновское оборудование, и компьютеры были достаточно примитивны, и требовалось так много времени, чтобы собрать данные, необходимые для расшифровки структуры, – существовала традиция: если кто-то смог получить кристаллы какого-то вещества, то их изучение оставалось его прерогативой. Но с рибосомой все сложилось иначе: ведь она была так важна, и столько лет прошло с момента получения ее кристаллов, а явного прогресса в расшифровке ее структуры не наблюдалось.
Ада пользовалась поддержкой Хайнца-Гюнтера Виттмана и Джона Кендрю. Ее лаборатория находилась рядом с синхротроном. Обществом Макса Планка для нее в Берлине было организовано получение рибосом с последующей кристаллизацией. Институт Вейцманна выдал ей исключительно длительное разрешение на работу в Германии, сохраняя за ней пожизненный контракт и лабораторию в Израиле. Широкое научное сообщество тепло к ней относилось: со времен ее первого прорыва она регулярно приглашалась на международные конференции.
Но ни ей, ни кому-либо еще из ее лаборатории не удавалось расшифровать большие и сложные структуры. Кроме того, она не сотрудничала ни с одной группой опытных кристаллографов. Мне эта ситуация представлялась так: альпинист, не покоривший ни одного серьезного пика, решает возглавить первую экспедицию на Эверест, даже не взяв с собой бывалых шерпов. Та же отчаянная упертость, благодаря которой она решалась браться за практически нерешаемые задачи в отделе Виттмана, а также настойчивость, позволившая ей в конце концов получить хорошие кристаллы субъединицы 50S, оказалась помехой при переходе на следующий этап. Было неудивительно, что через пятнадцать лет после первого сообщения о полученных ею кристаллах даже те, кто восхищался ее усилиями, проявляли нетерпение.
Когда Том и Питер официально подключились к делу, я интересовался, как сообщество отнеслось к ним. За обедом на конференции я спросил у известного британского кристаллографа Гая Додсона, что он скажет, если Том воспользуется кристаллами, открытыми Адой, и вступит в соперничество с ней. Он без малейших колебаний ответил, что уже пришло время другим приниматься за работу с этими кристаллами.
Как бы то ни было, пусть у меня и была лишь маленькая группа и ограниченные ресурсы, я чувствовал, что сейчас и у меня есть шанс подключиться к этому делу. Пусть они тягаются с Адой в гонке за субъединицей 50S, а я спокойно займу собственную нишу – субъединицу 30S. Полный решимости, я отправился в Юту.
Глава 9
Юта. Начало
На первых порах перспектива начать в Юте все с нуля удручала. В Брукхейвене я оставил хорошо оснащенную лабораторию с парой отличных сотрудников, а также множество симпатизировавших коллег, которые помогли мне состояться как независимому ученому. Я привык работать один; несколько месяцев подряд студенты и постдоки, проходя по коридору, могли наблюдать, как я распаковываю коробки, настраиваю оборудование и пытаюсь добиться каких-то результатов.
Люди в Юте тоже оказались очень приветливыми и готовыми прийти на выручку. За год вокруг меня сформировалась группа, работавшая над рибосомами: два аспиранта, постдок и лаборант. Были и другие, работавшие над хроматином, в том числе Боб Датнолл. Пестрая компания. Проект, которым мы зарабатывали на жизнь, по-прежнему заключался в проработке моего гранта от Национальных институтов здравоохранения (NIH), полученного со Стивом Уайтом: он заключался в раскрытии структуры отдельных белков, входивших в рибосому. Поскольку белков было много, это занятие могло помочь нам продержаться некоторое время. К тому времени я уже был совершенно убежден, что эта работа превратилась в затянувшееся коллекционирование, но она помогала тренировать коллег в кристаллографии.
Первым, кто ко мне присоединился, был Бил Клемонс, крупный и высокий афроамериканец с короткой стрижкой и большими очками. Он настаивал, что его имя правильно пишется именно с одной «л», чтобы Била было удобнее отличать от тезки-отца – дирижера оркестра Военно-морских сил США. Дядя Била Кларенс был саксофонистом в оркестре Брюса Спрингстина; после смерти Кларенса его партию исполняет брат Била, Джейк. Бил поступил ко мне полный как энтузиазма, так и наивного инфантилизма. В какой-то момент он отрастил дреды и стал похож на растамана. Он показал себя крайне общительным, любил барбекю, пиво и хип-хоп. Я, вегетарианец, почти непьющий, поклонник классической музыки, в культурном плане был крайне далек от него, но все же каким-то образом мы сработались.
Сначала Бил взялся за проект в рамках ротации, положенной аспирантам-первокурсникам, и за короткое время умудрился получить кристаллы S15 небольшого рибосомного белка. К концу года ему требовалось решить, где он собирается ближайшие несколько лет готовиться к защите кандидатской диссертации. На тот момент моя полупустая лаборатория вряд ли могла соперничать по привлекательности с расположенными прямо по соседству процветающими лабораториями Уэса Сундквиста и Криса Хилла. Однако у него уже был рабочий проект S15, и благодаря этому мне удалось уболтать его остаться.
Я сказал, что у меня он может продолжить работу над этим белком, но на самом деле я нацеливаюсь на субъединицу 30S. Думал, что он отнесется к этому скептически, особенно когда узнает, что большая и хорошо финансируемая группа Ады в Германии много лет не может взломать ее структуру. Меня приятно удивило, что он загорелся этой идеей. Я предложил ему для начала взяться за пару мелких белков, чтобы он освоил основы расшифровки структур. В последующие годы энергия и оптимизм Била, а также его готовность пробовать новые и нестандартные подходы оказались бесценными.
Следующим ко мне присоединился Брайан Уимберли. Он обращался ко мне с просьбой о работе еще в Брукхейвене, но я переезжал в Юту, и поэтому он связался со мной год спустя. Диссертацию он защитил в Университете Беркли под руководством Игнасио (Начо) Тиноко, где пользовался нетипичным методом ЯМР (ядерно-магнитный резонанс), чтобы показать структуру фрагмента РНК в рибосоме. Работая в постдокторантуре в Исследовательском институте Скриппса в Ла-Хойе, он занимался изучением белков, связывающихся с кальцием, но его интерес к РНК не пропал. К концу пост-докторантуры ему пришлось выбирать между штатной преподавательской должностью в Технологическом институте штата Джорджия и повторной постдокторантурой по изучению кристаллографии. Я был рад пригласить к себе Брайана, имевшего реальный опыт работы с РНК, – сам я знал о РНК сравнительно немного, несмотря на то, что из нее на две трети состоит рибосома.
Мы сразу сработались. Я рассказывал ему, какое отличное и безопасное место город Солт-Лейк-Сити, но когда на следующее утро мы вышли на улицу, то обнаружили побитые стекла на машинах. Я заволновался, что Брайан захочет уехать, но, к счастью, Вера пригласила его на прогулку в холмы вокруг Солт-Лейк-Сити, где они прекрасным весенним утром смотрели на красоты дикой природы. Брайану нравились пешие прогулки и отдых на свежем воздухе, поэтому вопрос о переезде для него был решен.
Затем присоединиться к моему коллективу захотел Джон Маккатчен – смышленый, дерзкий и амбициозный студент из Висконсина. Я думал, что он мог бы начать работать вместе с Брайаном над кристаллизацией рибосомного белка, связывающегося с небольшим, четко определенным фрагментом РНК, но он вскоре счел эту работу слишком простой и быстро решил хоть костьми лечь, но потрудиться над расшифровкой 30S. Определенно, тот факт, что ни Бил, ни Джон особо не разбирались ни в кристаллографии, ни в рибосомах, только помог мне убедить их, что это отличный диссертационный проект.
Рис. 9.1. Лаборатория автора в Юте. На снимке: автор, Джоанна Мэй, Боб Датнолл, Брайан Уимберли, Джон Маккатчен и Бил Клемонс (публикуется с разрешения Исао Танаки)
Проблема была в том, с чего начать. Кристаллы субъединицы 30S, о получении которых впервые сообщила советская группа Гарбер, были взяты от
Размышляя о том, как можно доработать эти кристаллы, я вспомнил лекцию Иоахима Франка, прочитанную в Виктории. Он не только показал изображения целой рибосомы с тРНК, но и продемонстрировал, что контуры субъединицы 30S, рассмотренные в составе рибосомы и отдельно, слегка отличаются. Напрашивался вывод, что ее молекулы гибкие. Субъединицу описывали в антропоморфном ключе; говорили, что у нее есть «головка», соединенная с основной частью, «телом», тонкой «шейкой». Причем отличия наблюдались именно в «головке» – она как будто колыхалась. Такая подвижность головки критически важна для того, чтобы тРНК могли передвигаться по рибосоме. Но гибкость – проблема для кристаллографии, ведь необходимо, чтобы все молекулы укладывались в кристаллической решетке одинаково. Возможно, думал я, чтобы синтезировать качественные кристаллы субъединицы 30S, надо как-то зафиксировать головку.
В рибосоме есть белок, помогающий ей начать движение по мРНК с нужной позиции, который называется фактором инициации 3 или IF3. Он должен прикрепляться между головкой и телом молекулы. В мой последний год в Брукхейвене мы как раз расшифровали его структуру, поэтому именно о нем я и думал. Я предложил Джону Маккатчену заблокировать субъединицу 30S, прикрепив к ней IF3, а затем попробовать ее кристаллизовать.