Избегайте занудства. Уроки жизни, прожитой в науке

К середине 1960-х направление исследований, которые проводились на четвертом этаже в моей лаборатории и в лаборатории Уолли, все больше устремлялось в сторону проблемы регуляции работы генов специфическими переключателями — некоторыми факторами среды. Мы были поглощены концепциями, которые в последнее десятилетие создавались в Институте Пастера в Париже. Работавшие там Жак Моно и Франсуа Жакоб мастерски использовали генетический анализ бактерии Е. coli для изучения механизма, позволяющего в среде, содержащей молочный сахар лактозу преимущественно, синтезировать расщепляющий лактозу фермент β-галактозидазу. Они показали, что существует некий лактозный "репрессор", присутствие которого снижает скорость синтеза β-галактозидазы. Полученные ими результаты заставляли предположить, что свободные молекулы лактозного репрессора связываются с одним или несколькими регуляторными участками гена β-галактозидазы, тем самым не позволяя синтезирующему РНК ферменту РНК-полимеразе в дальнейшем связываться с этим геном. В работе, опубликованной в материалах симпозиума в Колд-Спринг-Харбор 1961 года, Жакоб и Моно высказали предположение, что лактозный репрессор представляет собой молекулу РНК. По-прежнему оставалось спорным, были ли правы они или те, кто подозревал, что это белок.

Главная цель Уолли в 1965 году состояла в том, чтобы выделить лактозный репрессор. Поскольку в каждой бактериальной клетке было, судя по всему, лишь несколько молекул этого вещества, эта задача была не для малодушных. Двумя годами раньше Уолли провел несколько месяцев в безуспешных поисках лактозного репрессора, исходя из того, что он должен специфически связываться с веществами-индукторами, стимулирующими синтез β-галактозидазы. Почувствовав, что ничего не получается, он переключился на совместные эксперименты с Джулианом Дэвисом и Луиджи Горини, позволившие показать, что стрептомицин вызывает ошибки считывания генетического кода, чем, возможно, и объяснялось губительное воздействие этого сильного антибиотика на бактерии.

Найти лактозный репрессор стремился также немецкий биохимик Бенно Мюллер-Хилл, который был на год младше Уолли. Бенно вырос в семье с либеральными политическими взглядами и «полевел», когда был студентом-химиком и попал в среду немецких студентов-социалистов, открыв для себя, что многие из преподавателей Мюнхенского университета были некогда сторонниками нацистов, причем никого из руководства это, казалось, не беспокоило. Впоследствии Бенно работал над диссертацией в своем родном городе Фрайбурге в лаборатории специалиста по углеводам Курта Валленфельса. Там он освоил основы химии белка, изучая β-галактозидазу. Впоследствии, осенью 1963 года, Бенно получил ставку постдока в лаборатории Говарда Рикенберга в Индианском университете, куда он привез из лаборатории Валленфельса образцы гликозидов, чтобы изучать их способность специфически индуцировать синтез β-галактозидазы.

В Блумингтоне Бенно никогда не чувствовал себя уютно — ни как немец среди многочисленных работавших там биохимиков-евреев, ни как левый среди американцев, удивлявших его своими параноидальными идеями о коммунистах в их среде. Но проведенные там эксперименты, результаты которых дали ему достаточно материала для доклада на Международном биохимическом конгрессе в Нью-Йорке в августе 1964 года, вполне вознаградили его за эти трудности с общением. К тому времени он хотел обратиться к изучению лактозного репрессора и подошел ко мне после моего доклада, чтобы узнать, не возьму ли я его в свою гарвардскую лабораторию. Объяснив, что ему нужно обратиться не ко мне, а к Гилберту, я убедил его посетить Гарвард, как только Уолли вернется из своей продолжительной поездки в Англию. Когда они встретились, Уолли сразу увидел в Бенно как раз того сотрудника, что был ему нужен, и предложил ему исследовательскую ставку, которую тот мог получить, как только, не нарушая приличий, покинет лабораторию Говарда Рикенберга.

В Блумингтоне Бенно научился генетическим манипуляциям с Е. coli. Вскоре после прихода в Гарвард он умело применил эти недавно приобретенные навыки, чтобы показать, что лактозный репрессор действительно представляет собой белок, а не молекулу РНК. Используя химические мутагены, он получил почти двести мутантов Е. coli, синтезировавших β-галактозидазу в отсутствие каких бы то ни было индукторов. У двух из этих двухсот мутация представляла собой изменение исходного кодона на "нонсенс-кодон", что приводило к преждевременной терминации синтеза полипептидной цепочки. Если бы репрессор представлял собой РНК, такого класса мутантов не должно было существовать. Первый черновой вариант рукописи Бенно не открывал всей простоты и изящества поставленного им эксперимента. Сказав ему, что его рукопись написана в тяжелом тевтонском стиле, я переписал ее, и в октябре она была отдана в Journal of Molecular Biology. Как один из редакторов этого журнала, я знал, что она будет быстро опубликована.