Известные учёные-биохимики

В то время как Сенгер и его коллеги работали над этим методом (названным дидекоксидным методом по типу используемого при этом ограничивающего химиката), американские ученые Уолтер Джилберт и Аллан Мэксам разрабатывали другую процедуру установления нуклеотидных последовательностей. В соответствии с их методом фрагменты цепи ДНК различной длины получают, разрывая цепь на специфических основаниях. Этот подход напоминает метод, который применил Сенгер для установления последовательностей в белковых цепях и цепях РНК. Как технология Сенгера, так и технология Джилберта стали важнейшим инструментом генной инженерии, хотя метод Сенгера несколько более эффективен при работе с очень длинными последовательностями. Еще в 1978 г. Сенгер и его коллеги продемонстрировали действенность дидезоксидного метода, установив последовательность 5375 оснований в цепи ДНК бактериального вируса. Это был первый случай такой подробной расшифровки цепи ДНК.

В 1980 г. Сенгеру и Джилберту была присуждена половина Нобелевской премии по химии «за вклад в установлении основных последовательностей в нуклеиновых кислотах». Другая половина премии была присуждена Полу Бергу. Эти трое ученых, сказал в своей вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук Б.Г. Мальстрем, «сделали возможным проникновение в еще большие глубины в нашем понимании взаимосвязи между химической структурой и биохимической функцией генетического материала».

В 1983 г. Сенгер вышел в отставку с занимаемого им поста в Медицинском научно-исследовательском совете. Скромный, склонный к уединению человек, он жил в Кембридже со своей женой Маргарет Джоан Хоув, брак с которой был зарегистрирован в 1940 г. У супругов два сына и дочь. Сенгер любил заниматься парусным спортом и работать в саду.

Сенгер удостоен многочисленных наград. Среди них: медаль Кордей-Моргана и премия, присужденные ему Британским химическим обществом (1951), премия Альфреда Бензонса Фонда Альфреда Бензонса (1966), Королевская медаль Лондонского королевского общества (1969), ежегодная награда Гарднеровского фонда (1971 и 1979), памятная медаль Хэнбери Фармацевтического общества Великобритании (1976), медаль Копли Лондонского королевского общества (1977) и премия Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (1979). Сенгер был почетным членом Американского общества биохимиков и американской Национальной академии наук, обладатель почетных степеней университетов Лестера и Страсбурга, а также Кембриджа и Оксфорда.

Источник:

1. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ.- М.: Прогресс, 1992.

СИНГ (Synge), Ричард

28 октября 1914 г. - 18 августа 1994 г.

Нобелевская премия по химии, 1952 г.

(совместно с Арчером Мартином)

Английский биохимик Ричард Лоренс Миллингтон Синг родился в Ливерпуле. Он был старшим ребенком и единственным сыном Кэтрин Шарлотты (Суонн) и Лоренса Миллингтона Синга, биржевого маклера. Занимаясь в Винчестер-колледже, подготовительной школе в Хемпшире, Синг выиграл стипендию для изучения классических языков и классической литературы в Тринити-колледже Кембриджского университета. Однако под влиянием своего двоюродного дедушки и вдохновленный опубликованным в газетах отчетом о выступлении Фредерика Гоуленда Хопкинса, Синг, поступив в 1933 г. в Тринити-колледж, выбрал биохимию. Дополнительная стипендия позволила ему после окончания Тринити-колледжа в 1936 г. продолжить свое обучение в Кембриджской биохимической лаборатории.

В течение последующих трех лет Синг проводил исследование гликопротеидов, которые представляют собой сложные молекулы углеводов и аминокислот. В ходе этой работы он обнаружил, что для ацетилированных аминокислот характерно различное сродство к воде и к хлороформу. Это различие, однако, не давало возможности разделять их для проведения анализа любым доступным тогда методом. Директор лаборатории Чарльз Мартин предложил Сингу сотрудничество со студентом старшего курса Кембриджского университета Арчером Мартином, прославившимся своим умением разделять сложные химические смеси. Мартин разработал технологию новой проточной экстракции в ходе работы над докторской диссертацией о компонентах витаминов группы Е. В 1938 г. Мартин перешел из Кембриджского университета в лабораторию Научно-исследовательской ассоциации шерстяной промышленности в Лидсе, а на следующий год Синг последовал за ним, получив финансовую поддержку Международного секретариата шерстяной промышленности, частной торговой организации. В Лидсе Синг продолжал работать над докторской диссертацией по белковому анализу.

Промышленное применение процесса противоточной экстракции с целью выделения желаемых продуктов из смеси продолжалось уже много лет. При этой процедуре смесь, которую требуется разделить, вводится в поток, состоящий из двух несмешивающихся жидкостей, которые текут в противоположных направлениях. Небольшое различие в сродстве разделяемых веществ к одной или к другой жидкости в значительной мере усиливается путем повторного обмена, предпринимаемого с целью разделения смеси на два раствора. Мартин и Синг сконструировали подобный аппарат, в котором попытались добиться того, чтобы хлороформ двигался в одном направлении вдоль шерстяных волокон, в то время как вода текла бы в обратном направлении вдоль хлопчатобумажных волокон. Однако поскольку установка не обладала необходимой высокой эффективностью экстракции, они обратились к аналитическому методу адсорбционной хроматографии.

В 1906 г. русский ботаник Михаил Цвет разработал метод адсорбционной хроматографии для анализа сложных веществ, извлекаемых из растений. Длинная стеклянная трубка заполнялась тщательно измельченным веществом, обладающим различным сродством к компонентам химической смеси, образец которой помещался в начало колонны. Когда растворитель пропускали тонкой струйкой через колонну, те разделяемые вещества, которые сильнее притягивались к поверхности измельченного адсорбента, проходили через колонну медленнее, чем те, что притягивались слабее. Эта аналитическая процедура, хотя и была эффективной, оказалась ограничена выбором насадок колонны.

В 1941 г. Мартин и Синг апробировали инертный наполнитель, который удерживал бы сильно ассоциированный растворитель в неподвижном состоянии, в то время как через него проходили бы другой растворитель и растворенная смесь. Вещества разделялись бы благодаря их различному сродству к фиксированному и движущемуся растворителям. Этот метод позволял значительно больший выбор условий, чем это было возможно при адсорбционной хроматографии. Поскольку разделение веществ происходит в результате их распределения между двумя фазами растворителей, этот метод был назван распределительной хроматографией.

Два года спустя, получив в 1943 г. докторскую степень, Синг вошел в штат Листеровского института профилактической медицины в Лондоне в качестве биохимика. Занимаясь анализом пептидных антибиотиков, он продолжал в то же время сотрудничать с Мартином в совершенствовании метода распределительной хроматографии. В 1944 г., обнаружив, что целлюлоза в фильтровальной бумаге прекрасно связывает такие полярные растворители, как вода, эти двое ученых разработали технологию бумажной хроматографии. При этом методе капля подвергающегося анализу вещества помещается на одном конце фильтровальной бумаги, которая затем закладывается в закрытый сосуд, содержащий насыщенный водой перемещающийся растворитель. По мере того как этот растворитель продвигается под действием капиллярных сил вдоль фильтровальной бумаги, компоненты смеси уносятся растворителем на разное расстояние от первоначального положения. При применении двух различных растворительных систем (которые перемещаются под прямым углом друг к другу), или двухмерной хроматографии, происходит даже более четкое разделение компонентов подвергаемой анализу смеси. С помощью метода двухмерной бумажной хроматографии Синг определил, что в состав аминокислот входит антибиотик грамицидин С.

1947 г. Синг провел в Институте физической химии в Упсале, где шведский биохимик Арне Тиселиус занимался изучением аминокислот и адсорбцией пептидов на угле. Когда в 1948 г. Синг возвратился в Англию, он был назначен руководителем отдела химии белков и углеводов Роуэттского научно-исследовательского института в Эйбердине (Шотландия). В этом институте, который возглавлял Джон Бойд Орр, Синг занимался проблемами усвоения пищи животными и очистки промежуточных продуктов метаболизма белков.

В 1952 г. Сингу и Мартину была присуждена Нобелевская премия по химии «за открытие метода распределительной хроматографии». В своей Нобелевской лекции Синг говорил о широком применении этого метода для биохимических исследований, включая излучение аминокислот и распределение белков в живых организмах, действие ферментов, порядок следования аминокислот в пептидных цепях белков, анализ углеводов, липинов и нуклеиновых кислот, а также продуктов фармакологии. Он описал также применение этого метода в металлургии и промышленной органической химии и, наконец, использование его в целях контроля за пищевыми продуктами и лекарствами.

В 1958 - 1959 гг. Синг был консультантом по вопросам биохимии Руакурской станции изучения животных в Гамильтоне, в Новой Зеландии, а с 1967 г. вплоть до выхода в отставку девять лет спустя работал в Совете по научным исследованиям в области сельского хозяйства Научно-исследовательского института продуктов питания в Норвиче (Англия). Синг был почетным профессором школы биологических наук Университета Восточной Англии (1968 - 1984) и членом редакционного совета «Биохимического журнала» («Biochemical Journal») (1949 - 1955).

В 1943 г. Синг женился на Энн Стивен, враче и племяннице писательницы Вирджинии Вулф. У супругов четыре дочери и три сына. Синг любил работать в саду, ходить на лыжах, изучать иностранные языки, путешествовать, интересовался литературой. Ученый награжден медалью Джона Прайса Уэзерилла Франклиновского института (1959). Синг - член Лондонского королевского общества, Королевской ирландской академии, Американского общества биохимиков и Европейского общества специалистов в области химии растений.

Источник:

1. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ.- М.: Прогресс, 1992.

СТАЙН (Stein), Уильям Ховард

25 июня 1911 г. - 2 февраля 1980 г.

Нобелевская премия по химии, 1972 г.

(совместно с Кристианом Анфинсеном и Станфордом Муром)

Американский биохимик Уильям Ховард Стайн (Стейн) родился в Нью-Йорке. Он был вторым из трех детей Беатрис (Борг) Стайн и бизнесмена Фрида М. Стайна. Стайн учился в школе Линкольна - прогрессивном учебном заведении при учительском колледже Колумбийского университета. Занимаясь в предпоследнем и последнем классах школы, он одновременно посещал занятия в академии Филипс-Экзетер в Андовере (штат Массачусетс).

В 1929 г. Стайн поступил в Гарвардский университет и спустя 4 года получил степень бакалавра по химии. Он продолжал изучать химию в Гарварде, но в первый год успевал так плохо, что был на грани того, чтобы бросить занятия. Однако вместо этого Стайн решил переключиться на биохимию и в 1934 г. перешел в расположенный в Нью-Йорке Колледж врачей и хирургов Колумбийского университета. Найдя здесь те стимулы для интеллектуальной деятельности, который ему не хватало, он, по его словам, «за короткое время изучил огромное количество материала». За диссертацию, посвященную аминокислотному содержанию белка эластина, ему в 1938 г. была присуждена докторская степень. Подобно другим белкам, эластин имеет большую молекулу, состоящую из аминокислот, связанных вместе в полипептидные цепи. Хотя структура эластина в то время еще оставалась неясной, диссертация Стайна была шагом вперед в понимании ее составляющих.

После получения докторской степени Стайн начал работать в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (ныне Рокфеллеровский университет) в Нью-Йорке под руководством Макса Бергмана, о котором он позднее отзывался как «об одном из самых великих специалистов XX столетия в области химии белка». В Рокфеллеровском институте Стайн был определен в одну группу со Станфордом Муром: они должны были попытаться разработать более эффективные способы анализа аминокислот в белках.

Когда США вступили во вторую мировую войну, Мура призвали в армию. Он получил назначение в Вашингтон, а Стайн и его коллеги по Рокфеллеровскому институту работали над связанными с военными целями проектами для Управления научных исследований и развития США. В 1944 г. умер Бергман. Однако после окончания войны, в 1945 г., директор Рокфеллеровского института Герберт С. Гассер предложил Стайну и Муру продолжить ранее начатые исследования в области количественного анализа аминокислот.

К этому времени они могли уже воспользоваться тем, что был открыт имеющий важное значение метод разделения и очистки белка, разработанный в 1944 г., когда английские химики Арчер Мартин и Ричард Синг впервые применили метод бумажной хроматографии для решения биохимических проблем. При этом методе аминокислоты, которые были отщеплены от пептидной цепи, отделяются друг от друга по мере их прохождения через специальную фильтровальную бумагу с характерной и различной для каждой из них скоростью.

Несмотря на то что метод бумажной хроматографии оказался достаточно плодотворным, он все же не обеспечивал такого количества данных об аминокислотах, какое было необходимо Стайну и Муру в их исследованиях. Английский химик Фредерик Сенгер предложил им применить метод колоночной хроматографии, при котором анализируемый раствор пропускается через трубку с веществом, поглощающим компоненты этого раствора с различной скоростью, и таким образом, результаты этого поглощения можно наблюдать в виде четких полос в адсорбирующей насадке колонны. Применив в качестве фильтра картофельный крахмал, Стайн и Мур в 1948 г. впервые добились успеха. Однако прохождение аминокислотного раствора через колонну занимало две недели. Чтобы ускорить этот процесс, они стали применять в качестве насадки ионообменные смолы. Эти вещества, которые сортируют ионы молекул по их электрическому заряду и размеру, обеспечивали более быстрое получение результатов и большую четкость, чем насадка из крахмала.

К тому времени, когда Стайн в 1954 г. стал полным профессором Рокфеллеровского университета, он уже провел анализ аминокислот, обнаруженных в самых разнообразных белках. Впрочем, основные усилия он сосредоточил на ферменте рибонуклеазе, одном из многих тысяч органических катализаторов, которые регулируют химические реакции в живых организмах. Несмотря на то что Джеймс Б. Самнер и Джон Х. Нортроп еще в 30-е гг. доказали белковую природу ферментов, молекулярная структура последних до середины 50-х гг. оставалась неясной. Считалось, что различие в их функционировании отражает различие в их молекулярной структуре.

Стайн и Мур решили установить последовательность чередования аминокислот рибонуклеазы. С помощью метода ионообменной хроматографии они получили высокочистые образцы этого фермента. Разрушив химические связи в белке и получив смесь из 15 пептидов, они разделили пептиды, применив метод хроматографии, и установили последовательность чередования аминокислот, а в 1960 г. сообщили о своих открытиях. Благодаря полученным ими результатам другие ученые Рокфеллеровского университета смогли в 1967 г. прийти к заключению относительно трехмерной конфигурации рибонуклеазы, подтвердив таким образом предсказание Стайна и Мура о местоположении активного центра этой молекулы.

В 1972 г. Стайну и Муру была присуждена половина Нобелевской премии по химии «за их вклад в прояснение связи между химической структурой и каталитическим действием активного центра молекулы рибонуклеазы». Второй половины премии был удостоен Кристиан Анфинсен за исследование, связанное с этой темой. «На базе знаний структуры больших ферментов, - сказали Стайн и Мур в их совместной Нобелевской лекции, - получат развитие основополагающие принципы понимания того, как по «замыслу» природы катализаторы служат определенным целям». И упомянув об открытиях, связанных с гемоглобином, которые были сделаны незадолго до этого и вытекали из результатов их исследований, ученые высказали предположение, что «проделанное исследование белков будут способствовать получению практических результатов».

Стайн сотрудничал с Муром не только в изучении рибонуклеазы. Совместно они исследовали структуру и функции панкреатической дезоксирибонуклеазы - фермента, который гидролизует (расщепляет) дезоксирибонуклеиновую кислоту. Интерес Стайна к распространению научной информации способствовал тому, что ученый посвящал значительную часть своего времени «Журналу биологической химии» («Journal of Biological Chemistry»), где с 1958 по 1961 г. работал редактором, в 1962 г. являлся членом редакционного совета, с 1964 по 1968 г. был заместителем главного редактора, а с 1968 до 1971 г. - главным редактором.

В 1936 г. Стайн женился на Фоэб Хокстейдер. У супругов было три сына. В 1969 г. ученый тяжело заболел. Несмотря на то что у него развился паралич и он был прикован к креслу-каталке, Стайн сохранил живой интерес к научным исследованиям до последних дней жизни. Он умер 2 февраля 1980 г. в Нью-Йорке. Коллега Стайна, с которым он проработал всю жизнь, Станфорд Мур отзывался о нем как о «плодотворном и блестящем биохимике».

Помимо Нобелевской премии, Стайн и Мур получили награду за достижения в области хроматографии и электрофореза (1964) и медаль Теодора Уильяма Ричардса (1972) Американского химического общества. В 1968 - 1969 гг. Стайн был председателем Государственного комитета по биохимии США. Ученый являлся попечителем больницы Монтефиор и входил в консультативный медицинский совет медицинской школы Еврейского университета.

Источник:

1. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ.- М.: Прогресс, 1992.

СТЭНЛИ (Stanley), Уэнделл Мередит

16 августа 1904 г. - 15 июня 1971 г.

Нобелевская премия по химии, 1946 г.

(совместно с Джоном Х. Нортропом и Джеймсом Б. Самнером)

Американский биохимик Уэнделл Мередит Стэнли родился в Риджвилле (штат Индиана), в семье Клер (Плессинджер) и Джеймса Стэнли, издателей местной газеты. Будучи школьником, Стэнли часто помогал родителям, продавая газеты и работая в редакции. По окончании средней школы в Риджвилле он поступил в Эрлем-колледж в Ричмонде (штат Индиана), где изучал химию и математику. Одаренный студент и отличный спортсмен, Стэнли на последнем курсе был избран капитаном футбольной команды и подумывал о том, чтобы стать тренером по футболу. В 1926 г., незадолго до окончания Эрлем-колледжа, он побывал в Иллинойском университете с одним из своих учителей по химии, который представил его Роджеру Адамсу, преподавателю химического факультета университета. Увлеченность Адамса наукой пробудила у Стэнли интерес к научным исследованиям, и это привело его в аспирантуру Иллинойского университета, где в 1927 г. он получил магистерскую, а в 1929 г. докторскую степень, защитив диссертацию, посвященную соединениям, которые используются для лечения проказы.

Через год после получения докторской степени, в течение которого Стэнли продолжал свои исследования в Иллинойском университете, ему была присуждена стипендия Национального научно-исследовательского совета для работы в области химии у Генриха Виланда в Мюнхенском университете. По возвращении на следующий год в США Стэнли стал ассистентом в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (теперь Рокфеллеровский университет) в Нью-Йорке, однако в 1932 г. перешел в институтскую лабораторию патологии животных и растений в Принстоне (штат Нью-Джерси). Здесь он занялся изучением вирусов, вызывающих заболевания у растений.

Впервые вирусы были обнаружены в 1898 г. нидерландским ботаником Мартинусом Виллемом Бейеринком, который сообщил, что табачная мозаика - один из видов заболеваний растений - вызывается носителем инфекции значительно меньшего размера, чем самая маленькая бактерия, - таким крошечным, что его нельзя увидеть под микроскопом. Когда в 1932 г. Стэнли приступил к своей работе, было известно, что вирусы способны к воспроизводству и мутации и, по логике вещей, должны представлять живые организмы. Однако в то время казалось сомнительным, что такая малюсенькая субстанция могла дышать, питаться и осуществлять другие функции обмена. Для первоначального исследования Стэнли выбрал вирус табачной мозаики, который подверг действию ферментов трипсина и пепсина (незадолго до этого выделенного Джоном Х. Нортропом), а также более 100 химических реагентов.

К 1934 г. Стэнли пришел к заключению, что вирус табачной мозаики состоит главным образом из белка. Применив метод Нортропа, он в 1935 г. получил вирусный белок в кристаллическом виде, а затем доказал, что эти кристаллы можно растворить, профильтровать, очистить и вновь кристаллизировать, не разрушая их способности размножаться в растениях и заражать их. В следующем году он выделил из кристаллического вируса табачной мозаики нуклеиновую кислоту, а в 1937 г. два английских ученых, Фредерик Ч. Боуден и Норман У. Пайри, установили, что вирус табачной мозаики является нуклеопротеином (соединением нуклеиновых кислот и белков).

После того как США вступили во вторую мировую войну, Стэнли было предложено войти в состав комитета медицинских исследований Научно-исследовательского управления США, находящегося в Вашингтоне. В последующие три года он и его коллеги получили несколько штаммов вируса гриппа и первую противогриппозную вакцину, за что Стэнли в 1948 г. был награжден Почетным дипломом президента.

«За получение в чистом виде ферментов и вирусных белков» Стэнли и Нортропу была присуждена половина Нобелевской премии по химии в 1946 г. Другая половина премии была присуждена Джеймсу Б. Самнеру. В своей Нобелевской лекции Стэнли отметил, что со времени открытия вируса табачной мозаики было установлено более 300 различных вирусов, включая те, которые вызывают оспу, желтую лихорадку, тропическую лихорадку, полиомиелит, корь, свинку, воспаление легких и обычную простуду. «Новая область исследования вируса фактически пока только открывается, - добавил он, - и предстоит еще большая работа. Некоторые основополагающие... проблемы, которые касаются способа воспроизводства и мутации вируса, уже обрели определенную форму. Их решение могло бы дать чрезвычайно ценную информацию для биологии, химии, генетики и медицины».

Случайно встретившись в 1946 г. с президентом Калифорнийского университета Робертом Спроулом, Стэнли получил от него предложение создать и возглавить лабораторию по изучению вирусов в Калифорнийском университете в Беркли, которое принял в 1948 г. Стэнли оставался в Беркли до конца своей научной деятельности. Там он руководил исследованиями, направленными на дальнейшее прояснение природы вирусов. Один из его коллег, Хайнс Фрэнкель-Конрат, доказал, что белковый компонент вируса является всего лишь его «жилищем», а его гены содержатся в рибонуклеиновой кислоте (РНК). Вот почему Стэнли никак не удавалось получить генетические изменения в вирусе табачной мозаики путем изменения его белка.

В 50-е гг. членам факультета Калифорнийского университета было предложено подписать клятву верности США. Несмотря на то что Стэнли, который был председателем университетского комитета по проблемам свободы научной деятельности, сам охотно подписал эту клятву, он стойко защищал тех, кто отказался это сделать, заявляя, что такое требование является посягательством на их права. Позиция Стэнли сыграла свою роль, и суд в конце концов отменил эту меру.

Помимо ведения исследовательской работы и выполнения административных обязанностей, Стэнли нес большую педагогическую нагрузку, заседал в многочисленных комиссиях и комитетах. С 1951 по 1958 г. он был попечителем Миллз-колледжа, а с 1945 г. до самой смерти - советником Национального института здоровья. Он входил также в состав группы специалистов-консультантов Комиссии по вирусным заболеваниям при Всемирной организации здравоохранения (1951 - 1966), в Национальный совет по раковым заболеваниям Государственной службы здравоохранения США (1952 - 1956), в Национальный научный комитет по медицинским исследованиям (1955), в группу научных консультантов при Национальном институте рака (1957 - 1958) и в консультационный комитет при министерстве здравоохранения, просвещения и социального обеспечения США (1967 - 1968).

В 1929 г. Стэнли женился на Мэриан Стэплз Джей, с которой познакомился, когда учился в аспирантуре. У них было три дочери и сын. Позднее в ходе своей научной деятельности Стэнли пришел к убеждению, что именно в вирусах кроется причина многих видов раковых заболеваний человека. Он также предполагал, что вирусы были первой формой жизни на земле. На V съезде Испанского биохимического общества, который состоялся в Саламанке (Испания), Стэнли представил доклад о вирусах опухолей. Умер ученый от сердечного приступа 15 июня 1971 г.

Стэнли были присуждены: премия Альдера Гарвардского университета (1938), медаль Николса Американского химического общества (1946) и награда за научные достижения Американской медицинской ассоциации (1966). Он был обладателем почетных степеней многих колледжей и университетов, включая Эрлем-колледж, Гарвардский, Йельский, Принстонский, Иллинойский университеты и университет штата Индиана. Он был членом Американской академии наук и искусств, Американского общества биохимиков, Американской ассоциации содействия развитию науки, Американского химического общества, Американского философского общества и Общества экспериментальной биологии, а также иностранным членом научных организаций Японии, Аргентины и Франции.

Источник:

1. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ.- М.: Прогресс, 1992.

ТИСЕЛИУС (Tiselius), Арне

10 августа 1902 г. - 29 октября 1971 г.

Нобелевская премия по химии, 1948 г.

Шведский биохимик Арне Вильгельм Каурин Тиселиус (Тизелиус) родился в Стокгольме, в семье Ханса Абрахама Йисона Тиселиуса, служащего страховой компании, и дочери норвежского священника Розы (Каурин) Тиселиус. Когда в 1906 г. отец мальчика умер, его мать с двумя маленькими детьми переехала в Гётеборг, где жили ее родственники и близкие друзья. В гимназии в Гётеборге Тиселиус попал в класс к талантливому педагогу, учителю химии и биологии, который, заметив интерес мальчика к химии, всячески поощрял его. В 1921 г. Тиселиус поступил в Упсальский университет и в 1925 г. получил магистерскую степень по химии, физике и математике. Он остался работать в Упсальском университете ассистентом-исследователем в области физической химии у Теодора Сведберга.

В круг научных интересов Сведберга входило изучение явления электрофореза - движения дисперсных частиц в растворе под действием внешнего электрического поля. Фактически все крупные частицы, находясь в растворе, несут электрический заряд. Поскольку частицы, как правило, обладают различными скоростями движения (миграции), что определяется их размером, формой и электрическим зарядом, электрофорез теоретически должен позволить выделить из раствора компоненты на молекулярном уровне. На практике, однако, различные факторы, особенно присутствие конвекционных токов, затрудняли достижение желательных результатов с помощью этого метода. Сведберг предложил Тиселиусу заняться исследованием этого явления.

Тиселиус обнаружил, что при условии тщательного контроля за температурой и электрическим током можно, сведя к минимуму конвекционные токи, получить миграцию. Разработав сложные оптические методы установления миграции молекул, он доказал, что с помощью электрофореза смеси, которые при других видах анализа, например с помощью центрифуги, казались гомогенными, подвергаются разделению. В 1938 г. Тиселиус обобщил полученные результаты в докторской диссертации, и в течение многих лет разработанный им подход к применению электрофореза оставался определяющим.

Несмотря на успешное решение поставленной перед ним Сведбергом задачи, Тиселиус испытывал некоторое разочарование. Он так описал это чувство в статье-воспоминании «Раздумья о прошлом с разных точек зрения»: «Без сомнения, предложенный мной метод был определенным шагом вперед, но он подвел меня к той черте, когда я, видя потенциальную возможность получения очень интересных результатов, был не в состоянии доказать что-либо определенное. Я до сих пор помню ощущение этого почти физического страдания, когда, глядя на некоторые электрофоретические фотографии, особенно сывороточных белков, я принял решение взяться за совершенно иную проблему. Однако в моем сознании осталась зарубка, и это несколько лет спустя принесло свои плоды».

Проблема, за которую взялся Тиселиус, состояла в измерении диффузии воды и других молекул в минерале цеолите. Часть этого исследования он провел в химической лаборатории Фрика Принстонского университета, где на стипендию, выделенную Фондом Рокфеллера, работал весь учебный 1934/35 г. За это время ученому удалось тщательно измерить диффузию молекул воды в кристаллах цеолита.

Возвратившись в Упсальский университет, Тиселиус занялся систематическим исследованием - как в теоретическом, так и в экспериментальном планах - факторов, контролирующих электрофорез. В 1936 г. ему удалось сконструировать новый, более чувствительный электрофоретический прибор. Применив его для анализа сыворотки крови, Тиселиус сумел доказать, что сыворотка белка, известная как глобулин, фактически состоит из трех видов, которые он назвал альфа-, бета- и гамма-глобулином. В 1938 г. в Упсальском университете была учреждена первая в Швеции должность профессора биохимии, и сделано это было прежде всего для того, чтобы обеспечить Тиселиусу постоянную академическую должность.

В течение длительного времени работу Тиселиуса над электрофорезом стимулировало убеждение в том, что методы разделения молекулярных составляющих имеют для биохимии решающее значение, но в начале 40-х гг. он обратил внимание на другой метод разделения - хроматографию. Хроматография подразумевает использование принципа адсорбции - тенденции различных молекул по-разному сцепляться с поверхностью тех или иных веществ.

Хроматографию впервые применил в 1906 г. русский ботаник Михаил Цвет, который использовал ее для разделения пигментов в экстрактах растений. Метод Цвета заключался в добавлении раствора, содержащего исследуемое вещество (элюат), в стеклянную трубку, заполненную частицами определенного адсорбирующего вещества, такого, например, как уголь или сахар. Различная скорость адсорбции вызывала появление цветных полос в трубке на разной высоте. Поскольку Тиселиус распространил технологию, предложенную Цветом, на разделение бесцветных веществ, он предпочел употреблять термин «адсорбционный анализ», а не «хроматография». Кроме того, Тиселиус разделял вещества не по их конечному положению в адсорбционной колонне, а в зависимости от отрезка времени, который требуется элюату, чтобы пройти через колонну, при условии, что его постоянно добавляют. Продолжив свою более раннюю работу над электрофорезом и диффузией в цеолите, ученый разработал оптическую технологию установления рисунка адсорбции, создаваемого веществами элюата.

Тиселиус изучил много вариантов этой технологии, включая использование элюата, адсорбируемого в целом сильнее, чем любое из разделяемых веществ. Эту технологию он назвал вытеснительным анализом. Как и в его более ранней работе над электрофорезом, именно тот факт, что он добился прояснения основополагающих принципов хроматографии, позволили ученому достичь крупных успехов при разработке технологии.

В течение 40-х гг. административные обязанности и должность консультанта отнимали у Тиселиуса значительную часть времени. Он стал влиятельным советником в правительственных кругах Швеции и до последних дней жизни работал во многих правительственных комитетах. В 1946 г. Тиселиус согласился на четыре года возглавить Шведский государственный совет по исследованиям в области естественных наук, а в 1947 г. стал вице-президентом Нобелевского фонда. В 1948 г. Тиселиусу была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследование электрофореза и адсорбционного анализа, особенно за открытие, связанное с комплексной природой белков сыворотки». Во вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук А.Ф. Вестгрен заявил, что Тиселиус «сделал много далеко идущих открытий с помощью разработанного им метода электрофореза». Например, установив, что глобулин не является гомогенным веществом, Тиселиус, отметил Вестгрен, заложил основы «научно-исследовательской работы, направленной на разделение плазмы крови человека на составные части... Тиселиус и его сотрудники провели также очень важные для медицины эксперименты с антителами, имеющими белковую природу, которые образуются в крови во время иммунизации».

Тиселиус всегда выступал за обмен идеями между различными областями науки. Сам он применял принципы физики для совершенствования технологии проведения химического анализа с целью прояснения биологических систем. Часто работая в качестве консультанта, Тиселиус способствовал укреплению связи науки с производством, а также налаживанию контактов между учеными и правительством. Он всячески содействовал расширению международного научного обмена и настаивал на том, чтобы другие ученые проявляли больший интерес к проблемам окружающей среды, этическому и социальному аспектам развития науки и техники.

В 1930 г. Тиселиус женился на Ингрид Маргарет Дален. От этого брака у супругов родились сын и дочь. Тиселиус был скромным, спокойным человеком, обладал мягким юмором. Ученый очень любил птиц, наблюдал за ними и даже стал основателем Бакнаммеровской академии наук, которая состояла из нескольких его друзей, разделявших его интерес к орнитологии. Когда в 1960 г. Тиселиус был избран президентом Нобелевского фонда, он учредил Нобелевский симпозиум. На него собирались ведущие ученые каждой из награждаемых областей науки для обсуждения последних научных достижений, в особенности их этического и социального аспектов. Когда Тиселиус занимался организацией международной встречи директоров научно-исследовательских институтов, у него произошел сердечный приступ и он умер. Это случилось в Стокгольме 29 октября 1971 г.

Помимо Нобелевской премии, Тиселиус был награжден медалью Франклина Франклиновского института (1956) и медалью Пауля Каррера за достижения в химии, врученной ему Цюрихским университетом в 1961 г. Ему были присвоены почетные степени университетов Стокгольма, Парижа, Болоньи, Глазго, Мадрида, Лиона, Сент-Питера, Калифорнийского университета в Беркли, Пражского, а также Кембриджского и Оксфордского университетов. Ученый состоял членом 37 академий наук, в т. ч. американской Национальной академии наук и Королевской ассоциации Великобритании. Тиселиус был также кавалером ордена Почетного легиона Франции.

Источник:

1. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ.- М.: Прогресс, 1992.

ЭЙЛЕР-ХЕЛЬПИН (Euler-Chelpin), Ганс фон

ученый биохимик берг тиселиус гулевич

15 февраля 1873 г. - 6 ноября 1964 г.

Нобелевская премия по химии, 1929 г.

(совместно с Артуром Гарденом)

Немецко-шведский биохимик Ганс Карл Август Симон фон Эйлер-Хельпин родился в Аугсберге в Германии и был сыном Габриэлы фон Эйлер-Хельпин (в девичестве Фиртнер) и Ригаса фон Эйлер-Хельпина. Поскольку после рождения мальчика его отца, капитана Королевского баварского полка, перевели в Мюнхен, то Ханса отправили жить к бабушке в Вассербург. Свое начальное образование он получил в Мюнхене, Вюрцбурге и Ульме, а затем в 1881 г. поступил в Мюнхенскую академию живописи. В процессе обучения живописи он стал интересоваться проблемами цвета, что привело впоследствии к зарождению интереса к исследовательской деятельности.

В 1893 г. Эйлер-Хельпина приняли в Мюнхенский университет, где он изучал физику под руководством Эмиля Варбурга и Макса Планка и органическую химию у Эмиля Фишера. В 1895 г. в Мюнхене он получил докторскую степень. После краткого периода пост-докторских исследований по физической химии он работал с 1896 по 1897 г. совместно с Вальтером Нернстом в Геттингенском университете. В следующем году он стал ассистентом в лаборатории Сванте Аррениуса в Стокгольмском университете, где в 1899 г. был назначен приват-доцентом. В течение того же лета он продолжил свои исследования под руководством Якоба Вант-Гоффа и Эдуарда Бухнера в Берлине, оставаясь здесь до 1900 г.

По возвращении в Стокгольм Эйлер-Хельпин в 1902 г. получил шведское гражданство. В течение этого периода его исследования были сосредоточены на действии катализаторов в реакциях неорганических соединений, но постепенно его интересы перемещаются в область органических веществ, особенно после того, как он познакомился с исследованиями Бухнера по химии ферментации. В 1906 г. Эйлер-Хельпин стал профессором общей и органической химии в Стокгольмском университете, где работал на протяжении всей своей последующей научной деятельности.

Когда началась первая мировая война, он договорился, что прочтет свой годичный курс в Стокгольмском университете в течение шести месяцев, а в течение остальных шести месяцев будет служить вольнонаемным пилотом в немецкой армии. В 1916 и 1917 гг. он принимал участие в работе военной миссии, созданной с целью увеличения производства боеприпасов для Турции, которая была союзником Германии. В течение последних лет войны он командовал эскадрильей бомбардировщиков.

После прекращения боевых действия в 1918 г. Эйлер-Хельпин в полном объеме стал выполнять свои обязанности на факультете, а также развернул исследования по химии ферментов, сложных продуктов живой клетки, катализирующих специфические биохимические реакции. Он проявил особый интерес к вопросу о роли ферментов при брожении. В этом процессе молекулы сахара расщепляются и рекомбинируют с образованием воды, спирта и двуокиси углерода и таким образом обеспечивают энергией и исходным материалом клетку. В то время было мало известно об этом процессе, за исключением отдельных фактов, ранее полученных Бухнером и английским химиком Артуром Гарденом.

В 1896 г. Бухнер доказал, что жидкость, образованная дрожжевыми клетками, может индуцировать ферментацию, хотя она и не содержит живых клеток дрожжей. Бухнер также обнаружил, что один компонент этой жидкости, фермент, названный зимазой, вызывает расщепление молекул глюкозы до фрагментов гексозы (элементарного сахара). Основываясь на работе Бухнера, Гарден понял, что зимаза состоит из двух компонентов, каждый из которых важен для процесса ферментации. На первом этапе процесса, считал Гарден, молекула сахара соединяется с ионом фосфата (содержит один атом фосфора и четыре атома кислорода). До завершения процесса ферментации фосфат регенерируется до свободного состояния. Гарден выдвинул гипотезу, что ферментация может начаться только тогда, когда две молекулы фосфата прореагируют с двумя молекулами гексозы.

Эйлер-Хельпин убедился, что для того, чтобы фермент мог осуществить свои функции, он сначала должен связаться с молекулой, на которую должен воздействовать (субстратом). Чтобы понять химический процесс ферментации, необходимо идентифицировать каждый из существующих субстратов на всех этапах процесса. Для этого он добавлял атомы металла в растворы, в которых протекала ферментация, и таким способом тормозил процесс на определенной стадии, что позволило ему проанализировать все стадии.

Если Гарден предположил, что две молекулы гексозы и два аниона фосфата объединяются с образованием спирта, двуокиси углерода, воды и фосфорсодержащего соединения, которое он назвал зимодифосфатом, то Эйлер-Хельпин понял, что реакция протекает значительно сложнее. Он показал, что фрагменты двух молекул гексозы, полученные при расщеплении молекул сахара, различны. Один из фрагментов более богат энергией, чем другой. Более того, фосфат присоединен к фрагменту с меньшей энергией, и именно этот фрагмент, последовательно разрушаясь, превращается в зимодифосфат.

Кроме слежения за превращением фосфата, Эйлер-Хельпин установил химическую природу небелкового компонента зимазы, который он назвал козимаза, причем задача осложнилась его чрезвычайно малыми размерами. Используя многостадийный процесс очистки, проводимой с экспериментальным мастерством, он получил высококонцентрированный раствор козимазы и определил ее молекулярный вес. Он установил, что козимаза содержит фрагменты сахара, фосфорную кислоту и кристаллы химического вещества, названного пурином. Он также обнаружил, что козимаза является составляющим компонентом ферментов, которые регулируют эффективность переноса водорода в клетки и таким образом оказывают влияние на процесс дыхания.

«За исследования по ферментации сахара и ферментов брожения» Эйлер-Хельпин и Гарден были награждены в 1929 г. Нобелевской премией по химии. В своей речи при презентации член Шведской королевской академии наук X.Г. Седербаум назвал процесс познания ферментации «одной из наиболее сложных и трудных проблем химии». Разрешив ее, сказал Седербаум, Эйлер-Хельпин, Гарден и их коллеги сделали возможным «получить важные заключения, касающиеся основных принципов углеводного метаболизма как у растении, так и у организмов животных».

Работая также в другом направлении и сотрудничая с Паулем Каррером, Эйлер-Хельпин изучал витамины, чья химическая структура была только позже определена такими исследователями, как Каррер, Уолтер Н. Хоуорс и Рихард Кун. На протяжении всей своей научно-исследовательской деятельности Эйлер-Хельпин продолжал заниматься биохимическими исследованиями, особое внимание уделяя ферментам. В 1935 г. он начал исследования по биохимии рака. В сотрудничестве с Георгом (Дьердем) де Хевеши он разработал методику мечения нуклеиновых кислот, находящихся в опухоли, для слежения за их поведением.

В 1902 г. Эйлер-Хельпин женился на Астрид Клеве, которая в течение ряда лет выполняла научную работу вместе с ним. У них было пятеро детей; один из них, Ульф фон Эйлер, стал знаменитым физиологом. После того как они в 1912 г. расстались, Эйлер-Хельпин женился на баронессе Элизабет Уггла, от которой у него было четверо детей. Эйлер-Хельпин умер 6 ноября 1964 г. в Стокгольме.

Кроме Нобелевской премии, Эйлер-Хельпин был награжден Большим крестом Федеральной службы ФРГ (1959). Ему были присвоены почетные ученые степени университетов Стокгольма, Цюриха, Афин, Киля, Берна, Турина и Нью-Брансуика. Он был членом Шведской королевской академии наук. Шведской академии инженерных наук и Финляндской академии наук, а также иностранным членом многих научных и профессиональных обществ.

Источник:

1. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ.- М.: Прогресс, 1992.

АНФИНЗЕН (Anfinsen), Кристиан

26 марта 1916 г. - 1995 г.

Нобелевская премия по химии, 1972 г.

(совместно со Стэнфордом Муром и Уильямом Х. Стайном)

Американский биохимик Кристиан Бемер Анфинзен родился в Монессене (штат Пенсильвания), маленьком промышленном городке близ Питтсбурга. Его отец, в честь которого он был назван, иммигрировал в США из Норвегии, и мать, София Анфинзен (в девичестве Расмуссен), была тоже по происхождению норвежкой. По окончании местной школы Анфинзен поступил в Свортмор-колледж, где в 1937 г. ему была присвоена степень бакалавра. Затем он изучал органическую химию в Пенсильванском университете, одновременно выполняя обязанности помощника преподавателя по данному предмету. В 1939 г. он получил степень магистра наук, а в следующем году переходит в Карлсбергскую лабораторию в Копенгагене (Дания) в качестве стипендиата Американо-Скандинавского фонда.

Вернувшись в 1940 г. в США, Анфинзен получает стипендию в Гарвардском университете. Три года спустя там же ему присуждается степень доктора по биохимии, и он становится преподавателем факультета биологической химии в Гарвардской медицинской школе в Бостоне. В 1944 - 1946 гг. он служит на гражданском положении в Управлении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ США. В течение академического 1947/48 г. он был младшим исследователем Американского онкологического общества при биохимическом отделении Нобелевского института в Швеции, где работал под руководством А. Хуго Теорелля. После возвращения в США Анфинзен стал адъюнкт-профессором в Гарварде, но в конце года оставляет этот пост и возглавляет лабораторию клеточной физиологии при Национальном кардиологическом институте, входящем в состав Национального совета здравоохранения (НСЗ) в Бетезде (штат Мэриленд).

В докторской диссертации Анфинзен описал свои исследования по разработке методов измерения активности ферментов, находящихся в сетчатке глаза. Ферменты - это цепочки аминокислот, управляющих химическими реакциями в живых организмах. Так как ферменты в большей степени каталитические, а не структурные белки (аналогичные мышечным белкам), то они управляют реакциями, сами не вступая в них. Когда Анфинзен приступил к этой работе, было известно, что цепочка из аминокислот скручена в трехмерную сферическую форму. Предполагалось, что каждый тип белка скручен, хотя и неизвестно, каким образом, и принимает определенную, только для него характерную форму, которая связана с его функцией. Однако никто в то время еще не определил полную аминокислотную последовательность какого-либо фермента и ничего не знал о том, как ферменты контролируют огромный набор известных биохимических реакций.

Анфинзен считал, что для понимания взаимосвязи структуры и функции ферментов необходимо изучить процесс их собирания в живых организмах. В середине 40-х гг. он и его коллега Дэвид Штейнберг начали исследовать процесс включения аминокислот, меченных изотопами, в белки. Ранее Фредерик Сенгер в Кембриджском университете в Англии определил последовательность из 51-й аминокислоты белка инсулина. Применив методы Сенгера в своих исследованиях, Анфинзен предположил, что если он синтезирует цепочку аминокислот, присоединяя их одну за другой, и будет измерять ее активность после каждой стадии, то он сможет точно определить взаимосвязь между свойствами фермента и аминокислотной последовательностью. Для своих исследований он выбрал рибонуклеазу быка - фермент, состоящий из 124 аминокислот и синтезирующийся в поджелудочной железе. Расщепляя нуклеотидную цепочку рибонуклеиновой кислоты (РНК) в пище, рибонуклеаза делает возможным повторное использование в организме компонентов этой цепочки.

Почти в то же самое время исследовательская группа Рокфеллеровского института (ныне Рокфеллеровский университет), возглавляемая Станфордом Муром и Уильямом Х. Стайном, приступила к работе над аналогичной проблемой. Вскоре Анфинзен понял, что эта группа может определить аминокислотную последовательность фермента раньше, чем это сделает он сам.

Присуждение Рокфеллеровской премии позволило Анфинзену взять отпуск в НСЗ и провести академический 1954/55 г. в Карлсбергской лаборатории, работая под руководством Кая Линдерстрема-Ланга. Будучи физикохимиком, Линдерстрем-Ланг помог Анфинзену в изучении ферментов, «лишив эти органические соединения, - как писал впоследствии сам Анфинзен - эти большие некристаллические макромолекулы, завесы таинственности». Планируя вначале заняться только синтезом фермента, он тем не менее решил приступить к изучению всей молекулы рибонуклеазы, наблюдая за ней в различных условиях. В то время было известно, что белки денатурируют (теряют свою активность) в различных химических условиях. Денатурация наблюдается, когда силы, поддерживающие цепочку из аминокислот (первичная структура) в определенной, плотно упакованной конфигурации (третичная структура), разрушаются, переводя белки в состояние неупорядоченного клубка. Одним из факторов, поддерживающих третичную структуру, является наличие дисульфидных связей-мостиков, которые образуются между серосодержащими аминокислотами-цистинами. Анфинзен частично раскрутил рибонуклеазу, денатурируя ее и химически разрушая содержащиеся в ней четыре дисульфидные связи, для получения единственной хаотически скрученной (и потому неактивной) цепочки аминокислот. Затем он обнаружил, что, когда эту неупорядоченную структуру переводят в химическую среду, напоминающую ту, в которой рибонуклеаза находится в организме, первоначальная активная третичная структура постепенно восстанавливается.

К 1962 г. Анфинзен завершил физико-химическое исследование, которое продемонстрировало его «термодинамическую гипотезу». В соответствии с его точкой зрения, третичная структура активной рибонуклеазы формируется в результате перегруппировки аминокислот при физиологических условиях, причем эта конфигурация обладает наименьшей энергией и, следовательно, является наиболее стабильной. Только одна аминокислотная последовательность определяет и третичную структуру фермента, и его функциональную активность.

В 1962 г. Анфинзен покинул НСЗ и стал профессором биохимии в Гарвардской медицинской школе, но в следующем году он вернулся и возглавил лабораторию химической биологии в Национальном институте артрита, метаболизма и заболеваний пищеварительной системы. Здесь в течение 60-х гг. он изучал структурно-функциональные взаимосвязи многих белков. Поняв, что может упростить свою работу, использовав фермент, не содержащий дисульфидных связей, Анфинзен исследовал молекулу нуклеазы из бактерии Staphylococcus aureus. К 1970 г. фермент был окончательно синтезирован исследователями из Рокфеллеровского университета.

«За работу по исследованию рибонуклеазы, особенно взаимосвязи между аминокислотной последовательностью и ее биологически активными конферментами», Анфинзену была вручена половина Нобелевской премии по химии за 1972 г. Мур и Стайн разделили вторую часть премии за аналогичную работу. В речи при презентации член Шведской королевской академии наук Бо Г. Мальмстрем поздравил трех лауреатов, которые вооружили других исследователей «подходом для решения проблем ферментативной активности на молекулярном уровне». Мальмстрем отметил, что особый интерес Анфинзена был сконцентрирован на механизме, ответственном за конфигурацию пептидной цепочки. «В серии изящных экспериментов он показал, что необходимая информация заключена в линейной последовательности аминокислот пептидной цепочки, что никакой дополнительной генетической информации, большей, чем та, которая заключена в ДНК, не требуется».

После получения Нобелевской премии Анфинзен заинтересовался интерфероном - белком, который играет ключевую роль в защите организма против вирусов и рака. После выделения этого вещества он предпринял серию исследований по изучению его структуры и свойств. В 1982 г. он получает пост профессора биологии в Университете Джонса Хопкинса.

В 1941 г. Анфинзен женился на Флоренс Бернайс Кененджер; у них трое детей - две дочери и сын. В 1978 г. они развелись. В следующем году Анфинзен женился на Либби Эстер Шульман-Эли. На досуге он занимался парусным спортом и слушал музыку.