Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Т. Чех и С. Альтман (лауреаты Нобелевской премии 1989 г.) поместили рибозимы в центр биологического мира. А потом еще один ученый получил Нобелевскую премию за изучение рибосом – Томас Стейц (2009 г.). Результаты его наблюдений свидетельствуют о том, что рибосомы, участвующие в синтезе белков, функционируют совсем не так, как принято считать. В берлинском Институте молекулярной генетики Общества Макса Планка предположили, что в синтезе белков главную роль играют сами белки. Рибосомы состоят примерно из ста белков, которые стали предметом интенсивных и широкомасштабных исследований. На каждого моего берлинского коллегу приходилось по одному белку, а для получения антител использовали несколько сот овец. Они щипали травку на поле аэропорта Берлин-Темпельхоф и подходили для получения антител. Я контрабандно привезла несколько овец, которых использовали для получения антител к онкогенам, и подкупила пастуха, чтобы он за ними приглядывал. Чтобы охарактеризовать сто рибосомальных белков и структуру рибосом, много внимания уделяли секвенированию белка. И это правильно, но основными участниками этого процесса являются не белки, а РНК, или, точнее, каталитические РНК, хорошо спрятанные внутри огромных мультипротеиновых комплексов в рибосомах. Том Чех ввел в употребление выражение «рибосомы – это рибозимы». РНК – это рабочая лошадка, а не множество белков, которые служат исключительно поддерживающими белками и обеспечивают надлежащую конформацию РНК. Все белки были кристаллизованы одним способом: их выделили из архей, о которых я впервые услышала 30 лет назад. Термоустойчивость архей повышает их стабильность и упрощает процесс кристаллизации для определения структуры. И это, наконец, привело к присуждению в 2009 г. Нобелевской премии Аде Йонат и другим ученым. Йонат, исследователь из Израиля, была частым гостем в Берлине. Она обнаружила «туннель», проходящий через центр рибосом, который может заполняться вновь образованными растущими аминокислотными цепочками, – изображение, которое когда-то украшало обложку журнала . В детстве у нас была похожая на гриб красная деревянная катушка для вязания с четырьмя гвоздями, и мы при помощи вязального крючка вывязывали цепочку петель, которая затем появлялась из нижней части катушки – так рибосома высвобождает увеличивающуюся полипептидную цепочку. В данном случае рука вяжущего человека соответствует рибозиму, а все остальное относится к рибосоме. Ада Йонат в своей стокгольмской нобелевской лекции указала, что отверстие было сделано из РНК, а не из белков. Оно образовалось вследствие развития более примитивных проторибосом в процессе эволюции – своего рода священный Грааль, лежащий в основе механизма синтеза белка. РНК каталитически активна и напоминает вироиды. Вирусоподобный элемент, вироид, составляет основу рибосом – довольно неожиданно, но, похоже, никто на это не обратил внимание. Несколько сот рибосомальных белков являются лишь «строительными лесами» и «слугами», помогающими рибозиму правильно выполнить работу. Рибосомы различны у каждого бактериального типа, и один из их РНК-компонентов () служит основой для их идентификации и классификации. Рибосомы являются мишенями для создания жизненно важных антибиотиков, некоторые из которых занимают отверстие и тем самым блокируют синтез белка. Поэтому бактерии затем погибают, а мы выживаем. Устойчивость к антибиотикам – одна из важных проблем современности, а мутации, направленные на то, чтобы с помощью антибиотиков заблокировать это отверстие, – один из подходов к решению этой проблемы. Если он сработает – прекрасно! В настоящее время Ада Йонат изучает этот подход, но она и раньше была в авангарде подобных исследований.

Лидером таких исследований в Берлине был ныне покойный Хайнц-Гюнтер Виттманн. Достижения всей его научной деятельности заложили основу для этого успеха. Он привез все белки в Гамбург, где Ада Йонат в DESY (Немецком электронном синхротроне), а также в Израиле провела кристаллографический анализ, чтобы определить структуру рибосом. Я помню, как для этих целей в Обществе Макса Планка в Берлине привезли археи, которые могли расти при 100 °С. Была надежда на то, что их рибосомные белки окажутся более стабильными и будут лучше кристаллизоваться, что и произошло. Для того чтобы протестировать способность рибосом кристаллизоваться в условиях низкой гравитации, рибосомы даже побывали на околоземной орбите. Но эксперимент оказался неудачным. В этом полете «пассажиром» был и мой образец обратной транскриптазы (ОТ), но он тоже не кристаллизовался (ОТ кристаллизовали позднее, используя термофильные археи ). Мне следовало бы додуматься и самой выделить фермент обратную транскриптазу из архей для кристаллизации, но я не дошла до этого. Я просто это упустила из вида! Кристаллические структуры являются основой создания лекарств, поэтому они так важны.