Физик Збышек эмигрировал в США и нашел работу в лаборатории Пола Сиглера, тогда располагавшейся в Чикаго. Он заметил, как несколько работников лаборатории вычисляют карту Паттерсона, и сказал: «Похоже на функцию автокорреляции». Они заинтересовались, откуда этот парень-помощник знает, что это такое. Пол настолько впечатлился Збышеком, что убедил его поступать в аспирантуру. Пол рассказывал, что ему позвонили из экзаменационной комиссии и сказали, что подозревают одного соискателя, который набрал наивысший балл, в жульничестве. Узнав, что это Збышек, Пол рассмеялся и рекомендовал экзаменаторам не беспокоиться. Еще Збышек был автором той самой программы, при помощи которой я расшифровал мою первую структуру MAD, после чего и стал подумывать об изучении рибосомы.

Оценив, как здорово нам все помогали, пока мы занимались сбором данных, я задумался о том, насколько же сложно все зачастую переплетено в мире науки. Как и многие другие, Пол также работал в LMB. Хотя мы были знакомы много лет, я обратился к своему наставнику Питеру, чтобы тот попросил Пола замолвить за меня словечко перед своим воспитанником Анджеем. Анджей и Збышек знали друг друга не только потому, что оба были поляки, но и потому, что обоих в науке продвигал Пол. Кроме того, это помогло мне осознать, насколько все осложняется, если ты находишься за пределами этого узкого круга, в котором разворачивается действо, и как тяжело туда войти человеку со стороны.

Так или иначе, мы двигались к цели. Чтобы выжать из наших сорока восьми часов максимум, мы спланировали операцию почти по-военному. Каждый из нас отрабатывал двенадцатичасовую смену, после чего шесть часов отдыхал, так что в любой момент у нас был при деле человек, опытный по части кристаллографии, и человек, который не слишком устал. Я решил взять себе смену с 3:00 до 15:00, чтобы не выбиваться из гринвичского времени.

Данные поступали таким потоком, что мы с трудом успевали их собирать. Нам было просто необходимо обрабатывать данные на лету, чтобы знать, какой кристалл подставить следующим и какую часть информации еще остается собрать. Именно тогда я оценил, как здорово Дитлев разбирается в вычислениях. Он писал сложные компьютерные алгоритмы, в которых достаточно было изменить всего несколько ключевых слов, чтобы компьютер сразу приступал к обработке следующей порции данных.

Сорок восемь изнурительных часов подошли к концу, мы завершили наш марафон. Настало время проверить, где получились пиковые значения от тяжелых атомов. Когда вычисления наконец позволили вывести пики, те оказались лишь немного выше фонового шума. Сердце мое упало. В комнате воцарилась звенящая тишина. Уже из чистого отчаяния я проверил код и заметил, что мы допустили в нем ошибку. Исправили ее, переделали расчеты. И тогда перед нами предстали они: крупнейшие пики, в двадцать пять раз превышавшие уровень шума. Их было больше, чем мы видели когда-либо ранее. Все напряжение прошлого года вдруг исчезло. Я принялся отплясывать по комнате со словами: «Мы прославимся!»

Всего через несколько дней после возвращения в Кембридж мы составили красивые и подробные карты субъединицы 30S, на которых четко различались очертания отдельных оснований РНК и аминокислотные остатки белков. Пришло время приступать к расшифровке молекулярной структуры. К счастью, эту работу мы начинали не с нуля. Воспользовавшись картами с низким разрешением, которые мы сгенерировали ранее, Брайан уже в общих чертах определил, какова именно вторичная структура РНК в большей части субъединицы, и, опираясь на биохимические данные, выяснил местоположение всех белков. Поэтому мы сразу занялись детальным изучением атомной структуры, составляя каждую из аминокислот, входивших в двадцать с чем-то белков, а также каждый нуклеотид РНК.

Чтобы получить химические группы нужной плотности, требовалось день за днем в темной комнате смотреть через стереоочки на графический терминал.

Это было еще до наступления дней, когда видеоигры позволили удешевить графическое аппаратное обеспечение. Тогда даже в LMB было всего четыре терминала, настолько быстрых, чтобы виртуально поворачивать крупную молекулу. Когда мы застолбили все четыре терминала на целые дни, наши коллеги были раздражены, но я рассказал им о безотлагательности нашей ситуации, и они отнеслись к нам с пониманием. В конце концов мы согласились освободить один из терминалов для общего пользования, а сами засели в видеографической аппаратной на несколько недель. Распределили между собой субъединицу 30S по частям, и каждый взялся за сборку своей доли.

Занимаясь структурой молекулы, мы собрали и другие данные, поведавшие нам, как работает рибосома и как ее должны блокировать антибиотики.

Существовал ряд проблем, связанных с вариабельностью наших кристаллов, и мы решили добавить антибиотик. Эндрю исследовал множество антибиотиков, связывающихся с рибосомой, а также прочел статьи Гарри, чтобы выяснить, какие части РНК «закрывает» каждый антибиотик. Он нашел комбинацию из трех таких антибиотиков, которые, на наш взгляд, должны были связываться с разными участками рибосомы – и с ними у нас получились красивые кристаллы, дававшие хорошую дифракцию.

Эндрю с коллегами взяли эти кристаллы на синхротрон ESRF в Гренобль. К счастью, данный аппарат, ранее доставлявший некоторые проблемы, уже работал хорошо. У нас в распоряжении были данные по субъединице 30S, с которой связываются три антибиотика: спектиномицин, стрептомицин и паромомицин. Они были известны уже полвека, но никто не видел, каким образом они «выключают» рибосому.

Расшифровать первую структуру большой и сложной молекулы довольно тяжело из-за проблем с фазами. Но после того как такая первичная структура уже получена, относительно легко увидеть, как с ней связывается маленький антибиотик. Для этого нужно собрать данные по кристаллам, в которых к молекуле был добавлен антибиотик, а затем рассчитать, чем этот кристалл отличается от кристалла чистой молекулы. В результате получаются разностные карты Фурье. Так как в нашем случае сразу три антибиотика одновременно прикреплялись к разным частям субъединицы 30S, нам удалось рассмотреть все три на одном наборе данных.

Рис. 13.3. Брайан Уимберли у графического компьютера. В течение целого года большую часть рабочего времени он провел в этой темной компьютерной видеографической аппаратной

Я давно мечтал об этом. Однако в моих грезах мы должны были корпеть над структурой молекулы и размышлять, как функционируют те или иные ее элементы. В реальности же мы не могли позволить себе такой роскоши, поскольку другие группы были близки к тому или иному результату.

Том и Питер уже обнародовали информацию о своих структурах, хотя пока и не раскрывали всех деталей. Ада также делала успехи. Всего парой месяцев ранее у меня было назначено выступление на международной конференции в Гейдельберге, куда также был приглашен Том, но, поскольку к тому моменту мы еще не совершили нашего прорыва и не имели картины высокого разрешения, я отказался от этой лекции. Также я не стал выступать на конференции по тРНК, где Том рассказывал о полученной ими структуре. Это было особенно неловко, поскольку конференция проходила в Кембридже.

В июле должны были состояться две важные конференции. Первая – Международный биохимический конгресс, триеннале в Бирмингеме. Другую конференцию Гарри с коллегами организовали в Санта-Крусе. Между этими мероприятиями было всего несколько дней, и на них ожидались представители всех групп. Если бы мы и туда не явились, это воспринималось бы как явное отставание, но я и тогда не хотел раскрывать наши находки, прежде чем мы отправим в печать статьи. Я позвонил редактору Nature, сообщил, что проблема нам поддалась и скоро будет статья.

Вдруг в разгар этой неистовой деятельности я получил странное письмо с гренобльской почтовой маркой, подписанное «от Роберта». Отправитель предупреждал, что присутствовал на наших с Адой лекциях в Гренобле в начале того же года, поэтому не советует мне делать доклад ни в Бирмингеме, ни в Санта-Крусе, поскольку я буду выглядеть непрезентабельно по сравнению с Адой. Я показывал письмо коллегам, но мы не вычислили автора. Если кто-то хотел нас испугать, то добился противоположного эффекта.

Пока мы писали статьи, я отправился на конференцию в Эриче, красивый горный средневековый городок на Сицилии, где время от времени проходили встречи по кристаллографии. Однажды я там побывал и полюбил это место. Ожидалось, что туда приедет Том, но он перенес операцию на глаза и не смог прилететь. Я сделал очень общий доклад о проблематике рибосом и намекнул, что у нас есть прогресс. Уехав пораньше, чтобы вернуться к работе над статьей, я разминулся со Стивом Харрисоном. Когда он встретил Ричарда Хендерсона, тот сказал ему, что мы практически расшифровали структуру, о чем я сам там никому не говорил.

Стива очень коробила рибосомная гонка, и вскоре он написал мне, чтобы поделиться своими чувствами. Он был взбешен тем, что Nature отклонил последнюю рукопись Ады из-за того, что рецензенты не увидели там серьезных дополнений к нашему прошлогоднему материалу. Стив, видевший рукопись, яростно с этим не согласился. Ему казалось, что статьи разных групп должны выпускаться поочередно как дополнения друг к другу. Я же считал, что Ада хочет всех обставить, поэтому торопится опубликовать статью о незавершенной структуре, и неудивительно, что рецензенты Nature ее отклонили. В конце концов оказалось, что Стив был прав.

С самого возвращения из Аргонна с хорошими картами мы работали не покладая рук. Писать научные статьи вообще тяжело, а тем более – если чувствуешь себя словно на мушке. Структура была гораздо сложнее какой-либо расшифрованной ранее. То и дело мы выбрасывали или переписывали целые разделы, начинали срываться. Пожалуй, еще сложнее было сопроводить текст иллюстрациями, эта работа легла на плечи Дитлева и Била. Изображения сложных молекул обычно выглядят как беспорядочные клубки разноцветных макарон, и крайне сложно подобрать цвета для выделения ее составляющих. Дитлев стремился к пастельным оттенкам и подолгу спорил с Билом, предпочитавшим яркие и контрастные цвета. Зная, что я буду снова и снова просить что-нибудь поменять, Дитлев написал компьютерную программу для рисунков.