"Нобелевская неделя" продолжается. 7 октября в Стокгольме были объявлены имена лауреатов Нобелевской премии по химии за 2009 год. Самой престижной в научном мире награды удостоились двое американцев - Венкатраман Рамакришнан (Venkatraman Ramakrishnan) и Томас Стейц (Thomas A. Steitz) - и израильтянка Ада Йонат (Ada E. Yonath) за исследования структуры и функции рибосомы.

Глобализация научных исследований

Венкатраман Рамакришнан - самый молодой из тройки лауреатов. Он родился в 1952 году в Индии, в Чидамбараме, штат Тамилнад, закончил на родине университет, а затем продолжил учебу в США, где в 1976 году защитил докторскую диссертацию по специальности "Физика" в университете Огайо. Сегодня ученый руководит одной из групп в отделе структурных исследований Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже в Англии. Это выдающееся научное учреждение, работающее под эгидой британского Совета по медицинским исследованиям, уже дало миру 13 нобелевских лауреатов, Венкатраман Рамакришнан - четырнадцатый.

Томас Стейц родился в 1940 году в США, в Милуоки, штат Висконсин. Он получил степень бакалавра по химии в колледже Лоренса в Аплтоне, а докторскую диссертацию по специальности "Молекулярная биология" защитил в Гарвардском университете в Кеймбридже, штат Массачусетс. Год спустя Стейц перебрался в Англию, где некоторое время работал в той же самой Лаборатории молекулярной биологии. По возвращении на родину начал вести научные исследования в Йельском университете, где работает и по сей день в должности профессора молекулярной биофизики и биохимии. Впрочем, время от времени Стейц совершал короткие "вылазки" в другие научно-исследовательские учреждения - Колорадский университет, Калифорнийский технологический институт, Гарвардский университет, а также в Германию, в Гёттингенский университет.

Ада Йонат на год старше Стейца. Она родилась в 1939 году в Иерусалиме, некоторое время спустя - после смерти отца - семья перебралась в Тель-Авив. Йонат закончила Еврейский университет в Иерусалиме, где в 1962 году получила степень бакалавра по химии, а два года спустя степень магистра по биохимии, после чего начала научно-исследовательскую работу в Институте Вейцмана в Реховоте. В 1969 году она защитила докторскую диссертацию по специальности "Рентгеновская кристаллография", после чего два года проработала в США: год в университете Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания, и год в Массачусетском технологическом институте. По возвращении на родину в 1970 году Йонат продолжила научно-исследовательскую деятельность в Институте Вейцмана. Параллельно она преподавала в Тель-авивском университете, в университете Бен-Гуриона в Негеве и в Открытом университете Израиля. Йонат вела исследования в университете Алабамы (1974), в Чикагском университете (1977-1978) и в Институте молекулярной генетики имени Макса Планка в Берлине (1979-1983). С 1986 по 2004 годы она возглавляла научные работы в области молекулярной биологии в Институте имени Макса Планка при Немецком электронном синхротроне (DESY) в Гамбурге.

Открытия на стыке дисциплин

Тенденция постепенного превращения Нобелевской премии по химии в премию по биохимии или даже в еще одну премию по медицине, получила продолжение и в нынешнем году. Наметилась эта тенденция уже давно. В 2002 году Нобелевский комитет присудил награду по химии за разработку методов идентификации и структурного анализа биологических макромолекул, в 2003-ем - за изучение водных и ионных каналов в клеточной мембране, в 2004-ом - за открытие механизма деградации белков, в 2006-ом - за исследования молекулярных основ процесса транскрипции у эукариотов, в 2008-ом - за открытие и дальнейшую разработку зеленого флуоресцентного протеина GFP. Исследования, отмеченные премией нынешнего года, также прямо связаны с биологией клетки.

Что породило эту тенденцию, в общем-то, понятно. С одной стороны, становится все очевиднее, что присуждение премий в жестко разграниченных областях - медицине, физике, химии, - является анахронизмом уже хотя бы потому, что самые интересные и перспективные научно-исследовательские работы давно выполняются либо на стыке традиционных дисциплин, либо в нескольких дисциплинах сразу. С другой стороны, жизнь представляет собой каскады биохимических реакций, то есть является результатом взаимодействия отдельных атомов и молекул, а ведь эта область всегда составляла классическую сферу интересов химиков; однако их инструментарий за последние годы стал настолько более совершенным, что позволил глубже проникнуть взглядом в сложные биологические процессы. Именно за исследование молекулярной и атомарной структуры рибосом и их функции на молекулярном и атомарном уровне и удостоились премии нынешние лауреаты.

Так что размывание границ между премиями по медицине и по химии вполне закономерно и не должно вызывать удивление. А исследования, удостоенные премии по химии в этом году, и вовсе могут служить наглядным примером симбиоза трех наук: по сути дела, награда присуждена за открытия, сделанные с помощью новых физических методов и касающиеся химических реакций при синтезе белков в живой клетке.

Жизнь как взаимодействие атомов

То, что внутри любой живой клетки содержатся молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, сокращенно ДНК, известно давно. В них закодирована наследственная информация, они содержат своего рода "инструкцию по сборке белков", которые и обеспечивают развитие и функционирование живого организма, будь то бактерия, растение или человек. Однако сами по себе молекулы ДНК пассивны. Чтобы заложенная в них информация реализовалась в форме живой материи, нужны рибосомы. Рибосома - это важнейший органоид цитоплазмы, играющий ключевую роль в синтезе белков. Именно рибосомы обеспечивают в клетке так называемую трансляцию, то есть производство белков из отдельных аминокислот в соответствии с "инструкцией", закодированной в ДНК. А белки играют фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности любого организма, это биохимическая основа жизни. Количество белков измеряется десятками тысяч, и все они имеют различную структуру и выполняют различные функции. Для понимания процессов жизнедеятельности ученым было необходимо во всех деталях выяснить, что же представляют собой рибосомы, из чего состоят и как функционируют. Причем ответы на эти вопросы не только представляли огромный общенаучный интерес, но и имели конкретное прикладное значение: они позволяли повысить эффективность антибиотиков, мишенью которых являются рибосомы патогенных бактерий.

Вклад нынешних лауреатов в это столь перспективное направление разработки новых антибиотиков невозможно переоценить. Используя метод так называемой рентгеновской кристаллографии, ученым удалось не только определить позицию каждого из сотен тысяч атомов, образующих рибосому, но и зафиксировать разные стадии ее работы по синтезу белков, а также создать трехмерные модели, иллюстрирующие взаимодействие различных антибиотиков с рибосомами разных патогенных бактерий.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман