Даудна уже была знакома с Чеком. Именно он шепнул: “Отличная работа” после ее взволнованного выступления на конференции в Колд-Спринг-Харбор летом 1987 года. Она снова встретилась с ним, когда в тот же год приехала в Колорадо. “Поскольку мы были своего рода дружественно настроенными соперниками и оба стремились лучше изучить самосплайсирующиеся интроны, я отправила ему письмо”, – вспоминает она.
Это было настоящее письмо, написанное на бумаге, потому что электронная почта была еще не в ходу. Она написала, что будет проездом в Боулдере, и спросила, можно ли посетить его лабораторию. К ее удивлению, он очень быстро вышел на связь и однажды позвонил ей в лабораторию Шостака. “Тебя к телефону! Это Том Чек”, – сказал ей коллега, который взял трубку. Все в лаборатории с интересом посмотрели на Даудну, но она лишь пожала плечами.
Они с Чеком встретились в Боулдере в субботу. Чек привел в лабораторию свою двухлетнюю дочь, которая сидела у него на коленях, пока он разговаривал с Даудной, совершенно очарованной его умом и отцовскими инстинктами. На этой встрече соперничество соседствовало с сотрудничеством, что характерно для научных исследований (и многих других предприятий). “Думаю, Том встретился со мной, потому что в лаборатории Шостака велись потенциально конкурентные исследования, но при этом были и возможности чему-то научиться друг у друга, – говорит Даудна. – А еще он, наверное, решил, что сможет немного разузнать о планах нашей лаборатории”.
Получив докторскую степень в 1989 году, она решила заняться постдокторской работой с Чеком. “Я поняла, что если я действительно хочу изучить структуру молекул РНК, то логично отправиться в лучшую лабораторию, специализирующуюся на биохимии РНК, – говорит она. – Кто может быть лучше Тома Чека? Именно в этой лаборатории открыли самосплайсирующиеся интроны”.
Была и еще одна причина, по которой Даудна решила после получения докторской степени отправиться в Боулдер. В январе 1988 года она вышла замуж за студента Гарвардской медицинской школы Тома Гриффина, который работал в соседней лаборатории. “Он видел во мне некоторые вещи, которых я сама в то время не видела, включая мои способности к науке, – говорит Даудна. – Он побуждал меня быть смелее, чем я была бы без него”.
Гриффин вырос в семье военного и любил Колорадо. “Мы обсуждали, куда можем отправиться по окончании учебы, и он очень, очень хотел переехать в Боулдер, – рассказывает Даудна. – Я поняла, что если мы поедем в Боулдер, то я смогу работать с Томом Чеком”. Они переехали летом 1991 года, и Гриффин устроился на работу в биотехнологический стартап.
Сначала они прекрасно ладили друг с другом. Даудна купила горный велосипед, и они вместе ездили на прогулки вдоль ручья Боулдер-Крик. Она также начала кататься на роликах и ходить на лыжах. Но главной ее страстью оставалась наука, а Гриффин не был столь сосредоточен на одном аспекте жизни. Наука для него была работой, и не более того, ведь у него не было планов стать исследователем. Он любил музыку и книги и вошел в число первых энтузиастов персональных компьютеров. Даудна уважала широкий диапазон его интересов, однако не разделяла их. “Я из тех, кто постоянно думает о науке, – говорит она. – Я всегда сосредоточена на том, что происходит в лаборатории, каким будет следующий эксперимент и какие более общие вопросы мне необходимо задать”.
Даудна полагает, что их различия “говорят не в [ее] пользу”, но я не уверен, что она действительно так считает, и так не считаю и я. Люди по-разному подходят к работе и увлекаются разными вещами. Она хотела вечерами и по выходным сидеть в лаборатории и проводить эксперименты. Не все должны быть такими. Но некоторым нужно.
Через несколько лет Даудна и Гриффин решили развестись и пойти каждый своим путем. “Я была одержима планированием экспериментов, – говорит она. – Он был не так увлечен. И это вбило между нами клин, с которым мы ничего не смогли поделать”.
Когда Даудна приехала в Колорадский университет и заняла позицию постдока, ее задачей было изучить интрон, который, как выяснил Чек, мог быть самосплайсирующимся фрагментом РНК, и показать все его атомы, связи и формы. Если бы у нее получилось открыть его трехмерную структуру, это помогло бы продемонстрировать, как особенности строения интрона сводят вместе нужные атомы, чтобы запускать химические реакции и давать фрагменту РНК возможность самовоспроизводиться.
Это было весьма рискованное предприятие, в рамках которого нужно было зайти в ту зону игрового поля, куда не забегал почти никто. В то время работы по кристаллографии РНК почти не велись, и люди в основном смотрели на Даудну как на сумасшедшую. Но если бы у нее получилось, это принесло бы науке огромную выгоду.
Еще в 1970-х годах биологи изучили структуру более мелкой и простой молекулы РНК, но с тех пор на протяжении двадцати лет прогресса в этой сфере почти не наблюдалось, поскольку ученым было сложно изолировать более крупные РНК и получить их изображения. Коллеги говорили Даудне, что в то время попытка получить хороший снимок крупной молекулы РНК была гиблым делом. Чек сказал: “Если бы мы попросили Национальные институты здоровья профинансировать этот проект, нас бы подняли на смех и выгнали вон”[48].
На первом этапе нужно было кристаллизовать РНК – иными словами, преобразовать жидкую молекулу РНК в хорошо организованную твердую структуру. Это было необходимо, чтобы применить рентгеновскую кристаллографию и другие техники визуализации и изучить компоненты и форму молекулы.
Даудне помогал сдержанный, но жизнерадостный студент-магистр Джейми Кейт. Он применял рентгеновскую кристаллографию для изучения структуры белков, но, познакомившись с Даудной, присоединился к ней и занялся РНК. “Я рассказала ему о проекте, над которым работаю, и он очень им заинтересовался, – говорит она. – Это было весьма необычное начинание. Мы понятия не имели, что нам предстоит обнаружить”. Они исследовали новую сферу. Нельзя было даже сказать наверняка, что молекулы РНК, как и белки, обладают четко определенной структурой. В отличие от Тома Гриффина, Кейт был сосредоточен на лабораторной работе. Они с Даудной каждый день разговаривали о том, как кристаллизовать РНК, и вскоре стали продолжать свои беседы за кофе, а порой и за ужином.
Один прорыв произошел случайно, как нередко бывает в науке: была допущена небольшая ошибка, как тогда, когда плесень, выросшая в чашках Петри, забытых Александром Флемингом, привела к открытию пенициллина. Однажды лаборантка работала с Даудной и, пытаясь создать кристаллы, поместила препарат в неисправный инкубатор. Они решили, что эксперимент погублен, но затем, рассмотрев образцы под микроскопом, увидели растущие кристаллы. “Кристаллы содержали РНК и были прекрасны, – вспоминает Даудна, – и этот первый прорыв показал нам, что для формирования этих кристаллов необходимо повысить температуру”.
Другой шаг вперед демонстрирует огромную выгоду от соседства с другими умными людьми. Биохимики Том и Джоан Стейц, муж и жена, изучавшие РНК в Йеле, приехали в Боулдер в годичный академический отпуск. Том отличался особенной общительностью и частенько заходил выпить кофе в столовую лаборатории Чека. Однажды утром Даудна упомянула в разговоре с ним, что получила хорошие кристаллы исследуемой молекулы РНК, но под действием рентгеновских лучей они слишком быстро разрушаются.
Стейц ответил, что в своей йельской лаборатории он испытывал новую технику криогенного охлаждения кристаллов. Кристаллы погружали в жидкий азот, где они очень быстро замерзали. Это помогало сохранить структуру кристаллов, даже когда они подвергались воздействию рентгеновских лучей. Стейц договорился, чтобы она слетала в Йель и пообщалась с работавшими в его лаборатории учеными, которые испытывали эту технику. Все сложилось идеально. “В этот момент мы поняли, что у нас есть кристаллы, которые достаточно упорядочены, чтобы мы в конце концов смогли открыть структуру”, – говорит Даудна.
Визит в лабораторию Тома Стейца в Йеле, где выделялось финансирование на инновационные техники и такое оборудование, как криокамеры, убедил Даудну принять поступившее осенью 1993 года предложение занять там должность кандидата в штатные профессора. Как и следовало ожидать, Джейми Кейт решил отправиться в Йель вместе с ней. Даудна связалась с руководством университета и помогла договориться о его переводе в качестве магистранта в ее лабораторию. “Ему пришлось пересдать выпускные экзамены, – говорит Даудна, – и, как вы догадываетесь, он справился блестяще”.
Применяя техники переохлаждения, Даудна и Кейт смогли создать кристаллы, которые хорошо отклоняли рентгеновские лучи. Но они столкнулись с известной в кристаллографии “фазовой проблемой”. Детекторы рентгеновского излучения могут точно изменять лишь интенсивность волны, однако не справляются с определением ее фазы. Для решения этой проблемы можно внедрить в несколько зон кристалла по иону металла. Дифракционные рентгенограммы покажут положение внедренных ионов, и на основе этих данных можно будет вычислить остальную структуру молекулы. Так поступали с молекулами белка, но никто не знал, как применить эту технику к РНК.
Кейт решил проблему. Он использовал молекулу под названием