Джеймс Бачеллер Самнер, Джон Говард Нортроп, Уэнделл Мередит Стэнли

<

091413 1508 1 Джеймс Бачеллер Самнер, Джон Говард Нортроп, Уэнделл Мередит Стэнли 1946 г. Нобелевская премия была присуждена трем ученым—американским биохимикам Д. Б. Самнеру и Д. Г. Нортропу за открытие явления кристаллизуемости ферментов (половина премии) и У. М, Стэнли за получение в чистом виде ферментов и вирусных белков (вторая половина премии).

В 1920—1930-х гг. проблема ферментов привлекала большое внимание. Однако несмотря на успехи, достигнутые Р. Вильштеттером, Г. Эйлером-Хелпиным и другими крупнейшими биохимиками в очистке ферментов, не было уверенности в полном отсутствии примесей даже для препаратов, обладающих наивысшей активностью. Это, в свою очередь, не позволяло
сделать определенных заключений о химической природе ферментов, что имело первостепенное значение. Открытие двухкомпонентных ферментов породило представление о том, что биокаталитическая активность, возможно, связана с низкомолекулярными образованиями, что высокомолекулярный коллоидный носитель играет пассивную роль. Однако дальнейшее изучение природыбиокатализаторов зашло в тупик из-за невероятной сложности имевшихся в распоряжении ученых методов очистки ферментов.

В этих условиях сообщение о выделении фермента однокомпонентного, да еще в кристаллической форме было встречено частью биохимиков с большими надеждами, но большинством — с осторожностью, а иногда и скептически.

Первый фермент в кристаллической форме выделил Д. Самнер в 1926 г. Этим ферментом была уреаза (фермент, разлагающий мочевину до СО2 и аммиака) из бобов Канаваллия. И сам метод выделения фермента, и полученный Самнером препарат были весьма необычны. Метод был чрезвычайно прост. Обезжиренную бобовую муку экстрагировали 31%-ным. ацетоном, ацетоновый фильтрат выдерживали в холодильнике, в результате чего из раствсра выпадали кристаллы фермента, которые затем сушили и перекристаллизовывали.

Эта работа была встречена резкой критикой. Но в 1929 г. другой биохимик Д. Нортроп сообщил о выделении им кристаллического препарата пепсина, а затем трипсина и других ферментов. Как писал В. А..Эигел полученце этих кристаллических ферментов внесло смятение в умы исследователей, поскольку оно стояло в слишком резком противоречии со всеми теми представлениями, которые прочно сложились к тому времени у энзи.мологов». Поразительны были простота и эффективность метода, и, самое главное, чистота и необычайно большой выход ферментов. Однако самым важным было то, что полученные препараты ферментов, как с несомненностью было доказано Самнером и Нортропом, представляли собой чистые белки. Таким образом, был решен вопрос о природе биокатализаторов, и
открылась новая страница в истории энзимологии—учения о ферментах.

В 1898 г. голландский микробиолог М. Бейеринк ввел название «вирус» для неких загадочных возбудителей различных заболеваний растений и животных. Природа болезнетворного начала была таинственна — о вирусах было известно лишь, что это нечто гораздо более мелкое чем бактерии. Вместе с тем вирусы, вернее вызываемые ими болезни, были бичом человечества на всем протяжении истории последнего. Археологи в древних захоронениях, насчитывающих десятки тысяч лет, находили скелеты людей с патологическими изменениями, причиной которых могли быть только вирусные заболевания. На рельефе одной из египетских гробниц был изображен человек с иссушенной полиомиелитом ногой. Наконец, вирусу гриппа принадлежит мрачный рекорд — в 1918 г. он стал убийцей 20 миллионов человек.

Микробиология оказалась бессильной решить вопрос о природе и биологической активности этих удивительных объектов. Решение загадки требовало новых подходов и новых методов. Очень знаменательно, что установить природу вирусного тела, сделать первый принципиальный шаг в создании вирусологии удалось химику по образованию, посвятившему себя решению биологических проблем, американскому ученому Уэнделлу
Мередиту Стэнли. Хотя он много интересовался проблемой природы вирусов, решающие эксперименты были стимулированы исследованиями Д. Нортропа и Д. Самнера. В 1934 г. Стэнли предпринял попытку выделить вирус не по традиционной микробиологической схеме, путем попыток вырастить его на искусственной среде, а использовав методику выделения кристаллических ферментов. Из тонны листьев табака, пораженных вирусом табачной мозаики (ВТМ), ему удалось выделить несколько граммов мелких иглообразных кристаллов. Эти кристаллы обладали способностью заражать здоровые растения и размножаться в их тканях. Стэнли установил, что кристаллы ВТМ
091413 1508 2 Джеймс Бачеллер Самнер, Джон Говард Нортроп, Уэнделл Мередит Стэнлиявляются по своей природе белковыми веществами.

<

Сообщение Стэнли о выделении кристаллического жизнеспособного вируса вызвало ожесточенные споры — «живой» кристалл казался чем-то невероятным. Но все контрольные опыты подтверждали правоту американского биохимика. Позднее была сделана лишь одна поправка — английские биохимики Ф. Боуден и Н. Пири показали, что ВТМ не чистый белок, и
содержит 5% нуклеиновой кислоты, т. е. является нуклеопротеидом, устойчивым соединением белка и нуклеиновой кислоты. В дальнейшем удалось установить, что ВТМ содержит нити нуклеиновой кислоты и 2200 белковых субъединиц. Белок ВТМ был одним из первых белков, строение которых было расшифровано и была установлена последовательность всех его 158 аминокислотных остатков.

Самнер, Нортроп и Стэнли шли к своему открытию разными
путями.

Джеймс Бачеллер Самнер родился 19 ноября 1887 г. в Кантоне (штат Массачусетс, США) в семье фермера. В течение трех лет он учился в Элиотской средней школе, затем в Роксбарской латинской школе, где впервые увлекся химией и физикой. Семнадцати лет Джеймс в результате несчастного случая на охоте лишился левой руки. Для него это было особенно тяжело, так как он был левшой. Однако, научившись все делать правой рукой, он не только сохранил трудоспособность, но и продолжал заниматься спортом, играя в теннис, увлекаясь лыжами и коньками, биллиардом и стрельбой из лука.

В 1906 г. Самнер поступил в Гарвардский университет, который кончил через четыре года с дипломом химика. Недолго проработав на трикотажной фабрике своего дяди, он стал преподавателем в Аллисон-колледже в штате Нью-Брунсвик, а в 1911 г. — в Уорчестерском политехническом институте в штате Массачусетс. В следующем году он переезжает в Гарвард, где
изучает биохимик» у О. Фолина в ушаепситетской медицинской школе. В 1914 г. он получает степень доктора и уезжает для стажировки в Европу. Его научной работе в европейских лабораториях помешала война, и Самнер через Швейцарию возвращается в США, где его приглашают на должность ассистента в медицинскую школу Корнельского университета в Итаке
(штат Нью-Йорк), где он и начал свои исследования ферментов.

Многолетнаяя работа по выделению и очистке ферментов не принесла никаких успехов. Однако Самнеру удалось подобрать перспективный объект — бобы Канаваллия и наметить план очистки и систему промежуточного контроля активности. В 1921 г., когда началась подготовка к новому циклу работ, Самнер по американо-бельгийской стипендии едет в Брюссель для обсуждения своего проекта с известнейшим европейским энзимологом, отцом технической эизимологии, Ж. Эффроном. Однако Эффрон не поддержал идеи Самнера, считая их легковесными.

Вернувшись на родину, Самнер упорно продолжал работу и в 1926 г. добился Успеха Признание пришло, несразу. Работы Самнера подверглись уничтожающей критике Р.Вильштеттера, но повторение экспериментов заставило замолчать скептиков. В 1929 г. Самнер стал профессором биохимии Корнельской медицинской школы и в том же году получил первую поддержку в Европе: работая в лаборатории Г. Эйлер-Хелпнна в Стокгольме, он узнал о награждении его медалью К. Шееле — одной из высших шведских научных наград. В 1937 г. Самнер работал в Упсальском университете у Т. Сведберга, где получил ферментные препараты с весьма высокой активностью.

В 1946 г. он был награжден Нобелевской премией, а через два года избран в Национальную Академию наук США.

091413 1508 3 Джеймс Бачеллер Самнер, Джон Говард Нортроп, Уэнделл Мередит Стэнли В 1950—1952 гг. Д. Самнер совместно с К. Мирбеком создает четырехтомный капитальный труд «Ферменты» — подлинную энциклопедию энзимологии.

Д. Самнер был женат трижды (в 1915, 1931 и 1943 гг.) и имел 6 детей. Он умер от рака 12 августа 1955 г.

Джон Говард Нортроп родился в Йонкерсе (штат Нью-Йорк,
США) 5 июля 1891 г. в известной американской научной семье. Его отец, профессор химии Колумбийского университета, незадолго до рождения сына погиб при взрыве в лаборатории. Мать была преподавателем природоведения и одним из инициаторов введения этого предмета как обязательного в программу
американских средних школ.

Д. Нортроп в 1908 г. поступил в Колумбийский университет, готовясь стать зоологом. Однако под влиянием преподавателей, особенно Т. Моргана и Д. Нельсона, понимавших возрастающее значение химии в развитии биологических наук, стал специализироваться также и в области химии. В 1915 г. Нортроп получил степень доктора химии и начал стажироваться в лаборатории Ж. Лёба в Рокфеллеровском Институте медицинских исследований, где и остался штатным сотрудником вплоть до 1949 г., прервав научную работу лишь для службы в армии в 1917—1918 гг. В 1949 г. Нортроп переходит в Калифорнийский университет, получив там кафедру бактериологии, а позднее став профессором биофизики.

Начав работать у Ж. Лёба, Нортроп не увлекся идеями своего учителя, а посвятил себя скрупулезному изучению кинетики и механизма ферментативных процессов и свойств ферментов. Он стал одним из крупных специалистов по прикладной энзимологии и большим знатоком бродильных производств.

В середине 1920-х годов он сосредоточил усилия на разработке методов получения чистых ферментов, понимая, что без этого невозможно не только промышленное их использование, но и вообще продвижение в познании их природы и механизмов действия. В 1929 г. ему удалось получить кристаллические препараты пепсина, а затем и других протеолитических ферментов.

Нортроп стал активным защитником новых идей в энзимологии, сделав чрезвычайно много для признания разработанных им и Самнером методов. Ему удалось впервые доказать белковую природу выделяемых им и Самнером кристаллических ферментов и опровергнуть критику Р. Вильштеттера.

Во время второй мировой войны Нортроп активно включился в работу Национального исследовательского комитета обороны, разрабатывая средства защиты в химической войне. После войны он работал над изучением структуры вирусов и методов их выделения и очистки.

В 1929 г. Нортроп (совместно с М. Куницем и Р. Херриотом) опубликовал монографию «Кристаллические ферменты» (русский перевод с издания 1948 г. вышел в 1950 г.). В течение многих лет он руководил изданием «Journal of General Biology».

В 1917 г. Нортроп женился на Л. Уокер. Их сын Джон стал известным океанографом, а дочь Элис вышла замуж за нобелевского лауреата в области медицины за 1954 г. Ф. Роббинса. Нортроп любитель верховой езды и парусного спорта, гольфа и тенниса. Но главными его увлечениями всегда были охота и рыбная ловля.

Уэнделл Мередит Стэнли родился 16 августа 1904 г. в Риджвилле (штат Индиана, США) в семье издателя газеты. В 1926 г. он закончил Эрлем-колледж и поступил в универсистет штата Иллинойс, где в 1929 г. получил докторскую степень по химии. В том же году Стэнли женился на Мариан Стэплс. В семье Стэнли один сын—Уэнделл Стэнли-младший, и три дочери—Мэри,
Дороти и Дженет.

После окончания университета Стэнли был оставлен в нем на преподавательской работе. Однако молодого химика влекли научные исследования, поэтому в 1930 г., получив стипендию университета, он уезжает в Мюнхен, где год работает в лаборатории Г. Виланда, а затем посещает ряд биохимических лабораторий Европы.

После возвращения в США Стэнли начинает работать в Рокфеллеровском институте медицинских исследований. Его работа продолжается там 17 лет. Именно в лаборатории Рокфеллеровского института им были открыты кристаллические формы вирусов. В 1940 г. он работает над изучением природы вирусов гриппа, пытаясь создать противогриппозную сыворотку.

В 1948 г. Стэнли становится профессором и деканом Биохимического факультета Калифорнийского университета в г. Беркли и организует там кафедру вирусологии, которую возглавляет с 1958 г. Одновременно он руководит Лабораторией вирусологии университета. Начиная с 1960-х гг. Стэнли работает в Калифорнийском университете над расшифровкой строения белковых компонентов различных вирусов. Он является общепризнанным авторитетом в области вирусологии. «Стэнли можно назвать отцом современной вирусологии»,— говорит академик В. А. Энгельгардт. Биохимии вирусов посвящено более 150 работ Стэнли. В 1959 г. в соавторстве с Ф. Барнетом он подготовил монографию «Вирусы», а в 1961 г.— «Вирусы и природа жизни» (в соавторстве с Э. Вэленсом, переведена на русский язык в 1963 г.).

Стэнли награжден многими американскими и международными наградами и премиями, ему присуждены почетные степени ряда университетов. Он член Американской Академии наук и Американской Академии наук и искусств. Он принимает активное участие в деятельности Всемирного общества здравоохранения, Международного института рака. В 1946 г. ему была
присуждена Нобелевская премия. Много лет он был президентом Американского ракового общества.

В августе 1957 г. У. М. Стэнли по приглашению Академии наук СССР посетил с сыном Советский Союз для ознакомления с исследовательской работой советских ученых в области биохимии и вирусологии.
Он прочитал лекцию о проблеме «Вирусы и рак».

А.Н. Шамин, А. Хайдаров


 

<

Комментирование закрыто.

WordPress: 21.77MB | MySQL:118 | 1,248sec