Имевшиеся у нас кристаллы не годились для ответа на вопрос: доставляются ли тРНК к рибосоме, или тРНК и мРНК проникают через нее. На этих этапах процесс катализируется факторами ГТФазы EF-Tu и EF-G, которые гидролизируют ГТФ, тем самым обеспечивая ход рибосомной машины. Из таких кристаллов выступает белок L9, связывающийся с соседней рибосомой в кристалле, блокируя связь с любыми факторами ГТФазы. Мы оказались перед очередной преградой.
Пару лет назад, когда мы впервые обнаружили эту проблему, я подумал, что неплохо было бы просто удалить ту часть гена, что отвечает за L9. Однажды утром я явился в лабораторию и озвучил свою блестящую идею. Фрэнк рассмеялся и со своим фирменным сарказмом отметил, что я слегка опоздал. Оказалось, что Мария уже успела заказать нужные фрагменты ДНК, чтобы генетически смоделировать такое удаление. Они с Альбертом вывели новый штамм
Увы, когда они попытались кристаллизировать мутантов в тех же условиях, что и рибосомы от естественного штамма
К этой проблеме захотел подступиться новый постдок Йонггуй Гао. Диссертацию он готовил в Китае, а первую пост-докторантуру прошел в Японии под руководством Исао Танаки. Он потратил около года, пытаясь кристаллизировать мутантные рибосомы с EF-G, пока не получил несколько кристаллов, выращенных в совершенно новых условиях. Когда он собрал множество данных с низким разрешением, мы убедились, что перед нами действительно новая форма. Энн Келли сказала, что наблюдала за некоторыми опытами, поставленными Фрэнком Мерфи, и видела мелкие кристаллы, полученные почти в таких же условиях, что и образцы Гао. Мы поняли, что одним ударом можем победить два ключевых этапа в цикле элонгации рибосомы.
Расшифровка обоих факторов была бы слишком большим объемом работы для одного человека. Поэтому я поручил Гао сосредоточиться на EF-G и попросил Мартина Шмайнга заняться EF-Tu вместе с Ребеккой и Энн. Мартин стал опытным кристаллографом, будучи аспирантом в лаборатории Тома Стейца. Высокий симпатичный парень с пронзительными голубыми глазами удивительно сочетал черты атлета-сердцееда и безнадежно чувствительного романтика. Ранее мы встречались на конференциях, и я убедил его перейти к нам и присоединиться к работе над структурой рибосомы методом электронной микроскопии, так, чтобы ему не пришлось напрямую конкурировать со своим давним наставником Томом.
Он приступил к работе у нас вместе с канадкой Лори Пасс-мор, прибывшей из лондонской лаборатории Дэвида Бэрфорда, где она по собственной инициативе освоила электронную микроскопию, сотрудничая с Ва Чиу из Хьюстона. Изначально она написала Ричарду Хендерсону с просьбой принять ее в постдокторантуру, но я чувствовал, что ее навыки нам пригодятся. Мы с Дитлевом немного ориентировались в электронной микроскопии, но это была работа на полную ставку, которая требовала высокого профессионализма.
Эти двое оказались одними из самых талантливых пост-доков, с которыми мне доводилось иметь дело. Некоторое время они занимались исследованием трансляции рибосом эукариот. Но после первых успехов Лори отправилась в LMB, где возглавила собственную группу, а Мартин остался работать один над проблемой, которая оказалась неразрешимой. К тому моменту, когда я поинтересовался, хочет ли он исследовать, как кристаллическая структура EF-Tu связывается с рибосомой, он уже пребывал в глубокой депрессии из-за отсутствия всяких подвижек в своих опытах с электронной микроскопией.
Ему потребовался всего день на обдумывание, чтобы воспользоваться шансом и вновь вернуться в кристаллографию – тем более что подобным проектом он интересовался еще со времен йельской аспирантуры. Он объединился с Ребеккой и Энн, а Гао тем временем углубился в работу с EF-G. Наступил 2009 год, и мы снова вышли на верный курс.
Глава 18
Октябрьский звонок
Новый 2009 год начался хорошо. Новые кристаллические формы рибосомы с EF-Tu и EF-G стабильно улучшались. Довольно скоро мы сделали рабочие карты обеих структур и получили два новых изображения рибосомы в действии. Мы уже знали, чего ожидать, по данным электронной микроскопии, поступающим из лаборатории Иоахима Франка и от некоторых его учеников, например Кристиана Шпана, работавшего в Берлине. На улучшенных картах мы увидели, что происходит на атомном уровне, в том числе мельчайшие движения факторов и самой рибосомы, проходившей свой цикл. Это было захватывающе.
«Политика» рибосомных исследований постоянно давала о себе знать даже в разгар такой бурной научной деятельности. К тому моменту я уже получил широкое признание: был избран в Королевское научное общество Великобритании и Академию наук США. В 2007 году мне присудили премию фонда Луи-Жанте по медицине. Это престижная награда, но ее присуждают только европейским ученым, активно занимающимся исследованиями в настоящее время, поэтому она по определению не могла достаться другим ведущим специалистам, занимающимся рибосомами. Кроме того, в этой премии делается акцент на «научную активность», и основная часть награды обязательно направляется на научные исследования, а не на личные нужды, поэтому она не присуждается людям, близким к завершению научной карьеры.
При этом казалось, что международные премии за работу по рибосомам все время достаются другим. В глубине души я ощущал, что научное достижение, преобразовавшее всю дисциплину более, чем какое-либо другое, – это определение атомных структур рибосомных субъединиц и последовавшие за этим функциональные исследования, в которые мы внесли существенный вклад. Однако было ясно, что большинство комитетов видят ситуацию иначе. Я уже смирился, что, вероятно, не получу никакой крупной международной премии за рибосомы, но, признаю, как только наступал очередной октябрь – меня охватывал некоторый трепет. Всякий раз, когда я узнавал, что Нобелевская премия присуждена не за рибосомы, чувствовал облегчение. Несправедливо и то, что выбор всего троих представителей из обширной когорты людей, решавших важную научную проблему, ставит остальных в положение аутсайдеров.
Шли годы, и некоторые из тех, кто участвовал в телльбергской конференции 2004 года, получили признание Нобелевского комитета. Одним из первых был Роджер Корнберг, получивший премию единолично за работу над полимеразой эукариотической РНК – большим ферментом, синтезирующим РНК по матрице ДНК у высших организмов. Никто не спорил, что Роджер достоин такой награды; просто было странно, что премию вручили ему одному. Если комитет считал эукариотическую транскрипцию особо важной проблемой, то премией можно было бы отметить и Боба Ре-дера, открывшего у высших организмов три совершенно разных полимеразы РНК. Либо если они усматривали важность в структуре и механиме действия полимеразы РНК, то премию можно было бы вручить и Тому Стейцу, впервые расшифровавшему структуру полимеразы РНК (а еще ранее – полимеразы ДНК), а также Сету Дарсту, бывшему постдоку Роджера, расшифровавшему полимеразу бактериальной РНК. Полагаю, Нобелевский комитет просто не смог сойтись во мнении по поводу других кандидатов. Примечательно, что годом ранее премия Ласкера в той же дисциплине была присуждена Бобу Редеру. Это лишний раз показывает, как субъективен бывает подобный выбор.
Еще через пару лет Нобелевскую премию получил Роджер Цянь, еще один докладчик с телльбергской конференции. Он был награжден за свою работу, изменившую представление об изучении внутриклеточных структур, которые он помечал флуоресцентными белками. Мне и многим другим ученым казалось, что Нобелевская премия за рибосому, возможно, просто не будет присуждена, поскольку задача выбора трех лауреатов казалась неразрешимой.
Над этой проблемой бился выдающийся ученый из комитета Ласкеровской премии, когда нам с ним довелось встретиться во время моего визита в США в начале 2009 года. Рибосомы год за годом обсуждались, и он хотел узнать мое мнение о различных представителях этой дисциплины, чтобы как-то вырваться из тупика «правила трех». Я возразил, что вряд ли могу быть объективен, но он сказал, что будет это учитывать.
Тогда я уточнил, что о собственном вкладе упоминать не могу, но об остальных готов поговорить. Сказал, что не приходится сомневаться в важности достижений Питера Мура и Тома Стейца. Питера, уже получившего премию Розенстила, больше не награждали, потому что он занялся проработкой рибосом в коллаборации с Томом. На момент начала проекта Ада успела получить кристаллы с хорошей дифракцией, которыми воспользовались в Йеле. Кристаллография больше относилась к компетенции Тома, и Питер благородно решил, что станет поддерживать кандидатуру Тома при выдвижении на различные премии.
Гарри Ноллер всю жизнь посвятил неустанному изучению вопросов, связанных с рибосомой, и более чем кто-либо другой поспособствовал укреплению точки зрения, что рибосома по сути своей – это машина, основанная на РНК. Выполненное им секвенирование рибосомных РНК помогло Карлу Везе открыть третье царство живых организмов – археи. Во многом биохимия рибосом была разобрана еще до того, как Гарри начал свою работу – в частности, до него открыли, какая субъединица считывает код, а какая отвечает за формирование пептидной связи, открыли сайты связывания с тРНК и роль факторов. Масса биохимической работы, проделанной Гарри, была связана с попытками измерить биохимическими методами степень близости между различными компонентами рибосомы. Но эта работа не дала никаких наводок на то, как работает рибосома, и после получения кристаллов морально устарела. Роль РНК в работе рибосомы впервые подчеркнул Крик, и, хотя Гарри выполнил множество экспериментов, четко свидетельствовавших о важности рибосомной РНК, рибозимная природа рибосомы была однозначно продемонстрирована на кристаллических структурах высокого разрешения, полученных другими людьми. К тому времени катализаторы РНК уже были открыты в других контекстах, это сделали Чек и Олтмен. Первая структура цельной рибосомы, полученная в лаборатории Гарри, имела низкое разрешение и строилась на базе атомных структур двух отдельных субъединиц, сделанных в других лабораториях.
Когда мы с ним заговорили об Аде, он сказал, что ее время пришло и ушло. Я ответил, что при присуждении премий нужно учитывать и тех, кто выполнил первопроходческую работу, и ее нельзя отметать лишь потому, что она застряла. Именно Аде хватило проницательности, чтобы осознать, что нужно сделать, чтобы проблема изучения рибосомы поддалась. Она не только проделала подготовительную работу, создав нужный контекст, но и более десяти лет поддерживала проект в жизнеспособном виде, пока не были получены кристаллы 50S, дававшие дифракцию с высоким разрешением. Я добавил, что в одиночку получать премию Ада также не должна, поскольку другие ученые, предложившие новые методы, и выполнили подробные функциональные исследования обеих субъединиц и целых рибосом.
После беседы он попросил, чтобы я кратко записал мою точку зрения и прислал ему. Хотя относительно себя я уже не испытывал оптимизма, все-таки не удержался и приложил к этому отчету аннотированный экземпляр моего резюме – просто на всякий случай. Ни он, ни я на тот момент еще не знали, что это было бессмысленно. Заслуженный ученый прождал слишком долго, выбирая момент для действия.