Полвека спустя: возвращение в статусе нобелевского лауреата

Питер Эгр
Питер Эгр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Може­те ли вы назвать все­го одно сло­во, кото­рое объ­еди­ня­ет маля­рию, ката­рак­ту, ожи­ре­ние и фото­син­тез? Если да, то вам, ско­рее все­го, посчаст­ли­ви­лось побы­вать на лек­ции обла­да­те­ля Нобе­лев­ской пре­мии по химии 2003 года Пите­ра Эгра. Это сло­во — «аква­по­рин».

Зача­сти­ли в послед­нее вре­мя нобе­лев­ские лау­ре­а­ты в МГУ! Суди­те сами: в 2010 году про­чи­тал лек­цию Джеймс Уот­сон, один из пер­во­от­кры­ва­те­лей двой­ной спи­ра­ли ДНК, лау­ре­ат Нобе­лев­ской пре­мии 1962 года вме­сте с Фрэн­си­сом Кри­ком; в том же году эста­фе­ту под­хва­тил его сооте­че­ствен­ник Род­жер Дэвид Корн-берг, лау­ре­ат Нобе­лев­ской пре­мии по химии 2006 года «за иссле­до­ва­ние моле­ку­ляр­ных основ тран­скрип­ции эука­ри­от», сопред­се­да­тель коор­ди­на­ци­он­но­го науч­но­го сове­та Инно­ва­ци­он­но­го цен­тра в Скол­ко­во, про­дол­жа­тель дина­стии Арту­ра Корн­бер­га, лау­ре­а­та Нобе­лев­ской пре­мии по физио­ло­гии и меди­цине 1959 года («за откры­тие меха­низ­мов био­ло­ги­че­ско­го син­те­за РНК и ДНК»). В сле­ду­ю­щем году в Моск­ву при­е­ха­ли Герард’т Хоофт, лау­ре­ат Нобе­лев­ской пре­мии по физи­ке 1999 года («за изу­че­ние кван­то­вой струк­ту­ры элек­тро­сла­бых вза­и­мо­дей­ствий»), и Аарон Чеха­но­вер, лау­ре­ат Нобе­лев­ской пре­мии по химии

2004 года («за откры­тие рас­щеп­ле­ния бел­ков, опо­сре­до­ван­но­го убик­ви­ти­ном»). В 2012-м повто­рил свою лек­цию в МГУ Корн­берг. Кро­ме него в том же году в Мос­ков­ском уни­вер­си­те­те про­чли лек­ции Эдмунд С. Фелпс, лау­ре­ат пре­мии по эко­но­ми­ке памя­ти Аль­фре­да Нобе­ля 2006 года «за ана­лиз меж­вре­мен­но­го обме­на в мак­ро­эко­но­ми­че­ской поли­ти­ке», а в рам­ках Фести­ва­ля нау­ки – физи­ки Клод Коэн-Тан­нуд­жи, лау­ре­ат Нобе­лев­ской пре­мии по физи­ке 1997 года («за раз­ра­бот­ку мето­дов охла­жде­ния и улав­ли­ва­ния ато­мов лазер­ным лучом»), и Джордж Ф. Смут тре­тий, лау­ре­ат Нобе­лев­ской пре­мии по физи­ке 2006 года («за откры­тие чер­но­тель­ной фор­мы спек­тра и ани­зо­тро­пии и кос­ми­че­ско­го мик­ро­вол­но­во­го фоно­во­го излу­че­ния»), а теперь еще и руко­во­ди­тель мега­грант­ной лабо­ра­то­рии в уни­вер­си­те­те.

В этом году эту, мож­но ска­зать, зарож­да­ю­щу­ю­ся тра­ди­цию 24 июня в акто­вом зале Глав­но­го зда­ния МГУ про­дол­жил Питер Эгр (Peter Agre). Нобе­лев­ская пре­мия по химии 2003 года была вру­че­на «за откры­тия, каса­ю­щи­е­ся кана­лов в кле­точ­ных мем­бра­нах». Поло­ви­ну из 10 млн швед­ских крон полу­чил Питер Эгр «за откры­тие вод­ных кана­лов», а вто­рую поло­ви­ну – Роде­рик Мак­ки­нон (Roderick MacKinnon) «за иссле­до­ва­ния струк­ту­ры и меха­низ­ма ион­ных кана­лов». Откры­тие Пите­ра Эгра явля­ет­ся фун­да­мен­таль­ным для всех живых орга­низ­мов, в том чис­ле чело­ве­ка, кото­рый на 70% состо­ит из воды. Ион­ные же кана­лы игра­ют важ­ную роль в гене­ри­ро­ва­нии и пере­да­че нерв­ных импуль­сов и сокра­ще­нии мышц.

Лек­ция Пите­ра Эгра «От атом­ных струк­тур к кли­ни­че­ской меди­цине» в МГУ а затем и в Санкт-Петер­бург­ском госу­дар­ствен­ном меди­цин­ском уни­вер­си­те­те состо­я­лась бла­го­да­ря меж­ду­на­род­ном про­ек­ту «Вдох­нов­ля­ясь откры­ти­я­ми нобе­лев­ских лау­ре­а­тов» под эги­дой Nobel Media в парт­нер­стве с био­фар­ма­цев­ти­че­ской ком­па­ни­ей AstraZeneca. Неожи­дан­но для мно­гих в зале про­фес­сор Эгр начал свою лек­цию с неболь­шо­го экс­кур­са в исто­рию сво­ей юно­сти, сопро­вож­дав­ше­го­ся самы­ми теп­лы­ми вос­по­ми­на­ни­я­ми о поезд­ке в Совет­ский Союз почти полу­ве­ко­вой дав­но­сти в соста­ве груп­пы аме­ри­кан­ских сту­ден­тов. Сем­на­дца­ти­лет­ний буду­щий нобе­лев­ский лау­ре­ат посе­тил тогда Ленин­град, Орёл, Харь­ков, Курск, Тби­ли­си и дру­гие горо­да СССР, что было про­ил­лю­стри­ро­ва­но лич­ны­ми фото­гра­фи­я­ми.

Откры­тие, сде­лан­ное про­фес­со­ром Эгром, – яркий при­мер роли счаст­ли­во­го слу­чая в нау­ке. Неда­ром сам нобе­лев­ский лау­ре­ат любит повто­рять на сво­их лек­ци­ях: «Все­гда отно­си­тесь к науч­ной дея­тель­но­сти как к при­клю­че­нию… Мы не зна­ем, что ждет нас за пово­ро­том, и в этом смыс­ле я, ско­рее, Гекль­бер­ри Финн, чем Аль­берт Эйн­штейн». В кон­це 1980-х Питер Эгр рабо­тал гема­то­ло­гом в Меди­цин­ской шко­ле Уни­вер­си­те­та Джон­са Хоп­кин­са, изу­чая резус-анти­ге­ны (Rh-анти­ге­ны) групп кро­ви. При попыт­ке выра­бо­тать у кро­ли­ков анти­те­ла к опре­де­лен­но­му частич­но очи­щен­но­му Rh-поли­пеп­ти­ду груп­пы кро­ви в конеч­ном ито­ге было выяс­не­но, что анти­те­ла обра­зо­ва­лись не к иссле­ду­е­мо­му, а к совер­шен­но дру­го­му поли­пеп­ти­ду с мас­сой око­ло 28 тыс. а.е.м., кото­рый не окра­ши­вал­ся тра­ди­ци­он­ны­ми кра­си­те­ля­ми бел­ков. Таким обра­зом, обна­ру­жен­ный новый белок про­сто загряз­нял «нуж­ный» иссле­до­ва­те­лям поли­пеп­ти­дов. Несмот­ря на это, учи­ты­вая широ­кую рас­про­стра­нен­ность ново­го бел­ка в эрит­ро­ци­тах (200 тыс. копий на клет­ку), было реше­но изу­чить обна­ру­жен­ный поли­пеп­тид более деталь­но. Исполь­зуя те же анти­те­ла, иссле­до­ва­те­ли обна­ру­жи­ли, что вновь откры­тый белок так­же широ­ко рас­про­стра­нен в чело­ве­че­ской поч­ке. Была, одна­ко, непо­нят­на его физио­ло­ги­че­ская роль. И здесь помог вто­рой счаст­ли­вый слу­чай.

­­

Одна­жды Питер вез семью в «Дис­ней­ленд». По доро­ге ему посчаст­ли­ви­лось встре­тить сво­е­го настав­ни­ка по кли­ни­ке в Уни­вер­си­те­те Север­ной Каро­ли­ны Джо­на Пар­ке­ра, кото­рый в раз­го­во­ре пер­вым ука­зал на то, что крас­ные кро­вя­ные клет­ки и клет­ки пече­ни обла­да­ют боль­шой про­ни­ца­е­мо­стью для воды и новый белок, воз­мож­но, игра­ет опре­де­лен­ную роль в транс­пор­те воды. Даль­ней­шие био­ло­ги­че­ские (в част­но­сти, бло­ки­ро­ва­ние транс­пор­та воды иона­ми рту­ти) и струк­тур­ные иссле­до­ва­ния, опре­де­ле­ние ами­но­кис­лот­ной после­до­ва­тель­но­сти, син­тез кДНК, ана­лиз геном­ных баз дан­ных, мно­же­ство дру­гих иссле­до­ва­ний и в кон­це кон­цов рент­ге­но-струк­тур­ный ана­лиз в нача­ле 2000-х и моде­ли­ро­ва­ние мето­дом моле­ку­ляр­ной дина­ми­ки поз­во­ли­ли под­твер­дить роль ново­го бел­ка как кана­ла для транс­пор­та воды через кле­точ­ные мем­бра­ны (за что он полу­чил назва­ние «аква­по­рин»), уста­но­вить его трех­мер­ную струк­ту­ру, изу­чить меха­низм дей­ствия и обна­ру­жить дру­гие род­ствен­ные бел­ки.

Пер­вый аква­по­рин, полу­чив­ший обо­зна­че­ние AOP1, пред­став­ля­ет собой тет­ра­мер­ный транс­мем­бран­ный белок с цен­траль­ны­ми пора­ми в каж­дой из четы­рех субъ­еди­ниц. Каж­дая субъ­еди­ни­ца в свою оче­редь име­ет фор­му «песоч­ных часов», самая узкая часть кото­рых, диа­мет­ром 2,8 анг­стре­ма, может вме­стить лишь одну моле­ку­лу воды. AOP1 игра­ет роль полу­про­ни­ца­е­мой мем­бра­ны, кото­рая про­пус­ка­ет воду и не про­пус­ка­ет ионы, вклю­чая про­то­ны. Таким обра­зом, вода через вод­ный канал пере­ме­ща­ет­ся по меха­низ­му осмо­са. Про­то­ны же оттал­ки­ва­ют­ся от нахо­дя­щей­ся в узком месте пары поло­жи­тель­но заря­жен­ных ами­но­кис­лот­ных остат­ков (арги­ни­на и гисти­ди­на). Кро­ме того, дипо­ли моле­кул воды меня­ют ори­ен­та­цию по мере про­хож­де­ния через узкую часть кана­ла, обра­зуя водо­род­ные свя­зи с дву­мя остат­ка­ми аспа­ра­ги­на на стен­ках поры. Всё это предот­вра­ща­ет пере­нос про­то­нов через канал, вклю­чая меха­низм Грот­гу­са, через систе­му водо­род­ных свя­зей моле­кул воды.

Были обна­ру­же­ны и дру­гие раз­но­вид­но­сти аква­по­ри­нов (AOP0, AOP2, AOP3 и т.д.) У мле­ко­пи­та­ю­щих мож­но выде­лить два семей­ства этих бел­ков: клас­си­че­ские аква­по­ри­ны и аква­гли­це­ро­по­ри­ны. Послед­ние про­ни­ца­е­мы так­же для гли­це­ри­на.

12

AOP1 и AOP2 лока­ли­зу­ют­ся в поч­ках. Есть люди, у кото­рых отсут­ству­ет AOP1, одна­ко это не при­во­дит к кли­ни­че­ским симп­то­мам в обыч­ных усло­ви­ях. AOP2 более зна­чим кли­ни­че­ски, его кон­цен­тра­ция в мем­бране регу­ли­ру­ет­ся гор­мо­ном вазо­прес­си­ном. Алко­голь инги­би­ру­ет выде­ле­ние вазо­прес­си­на из моз­га, вслед­ствие чего AOP2 оста­ет­ся во внут­ри­кле­точ­ных вези­ку­лах – клет­ки теря­ют спо­соб­ность к реаб­сорб­ции воды из мочи, что при­во­дит к выде­ле­нию раз­бав­лен­ной мочи в боль­ших объ­е­мах и потреб­ность схо­дить в туа­лет, что быва­ет, напри­мер, при погло­ще­нии изряд­но­го коли­че­ства пива. Наслед­ствен­ные дефек­ты в AOP2 при­во­дят к выде­ле­нию до 20 лит­ров мочи в день. При­об­ре­тен­ные дефек­ты при­во­дят либо к удер­жи­ва­нию жид­ко­сти, либо к неадек­ват­но­му кон­цен­три­ро­ва­нию мочи. Вазо­прес­син при­во­дит к пере­ме­ще­нию AOP2 в мем­бра­ну и реаб­сорб­ции воды из мочи.

AOP0 син­те­зи­ру­ет­ся в хру­ста­ли­ке гла­за, вли­я­ет на про­зрач­ность хру­ста­ли­ка и свя­зан с врож­ден­ной ката­рак­той.

AOP4 рас­по­ло­жен в моз­ге. Его инги­би­ро­ва­ние умень­ша­ет отек моз­га, что важ­но при повре­жде­ни­ях голов­но­го моз­га (напри­мер, при инсуль­те).

AOP5 рас­по­ло­жен в кле­точ­ных мем­бра­нах слюн­ных, слез­ных, пото­вых и дру­гих сек­ре­тор­ных желез. Игра­ет роль при раз­ви­тии син­дро­ма Шегре­на у жен­щин сред­не­го воз­рас­та (сухость рта и гла­за).

AOP7 и AOP9 – аква­гли­це­ро­по­ри­ны. Они участ­ву­ют в под­дер­жа­нии необ­хо­ди­мо­го уров­ня глю­ко­зы в кро­ви во вре­мя голо­да­ния. AOP7 экс­прес­си­ру­ет­ся (син­те­зи­ру­ет­ся на осно­ве гене­ти­че­ско­го кода) в жиро­вых клет­ках и явля­ет­ся пере­нос­чи­ком гли­це­ри­на, обра­зу­ю­ще­го­ся из триг­ли­це­ри­дов во вре­мя голо­да­ния. Гли­це­рин про­ни­ка­ет в гепа­то­ци­ты (клет­ки пече­ни) через мем­бран­ные AOP9, где из него син­те­зи­ру­ет­ся глю­ко­за. Оче­вид­но, регу­ля­ция уров­ня дан­ных аква­по­ри­нов может исполь­зо­вать­ся для борь­бы с ожи­ре­ни­ем.

AOP9 так­же экс­прес­си­ру­ет­ся в крас­ных кро­вя­ных клет­ках (эрит­ро­ци­тах) и игра­ет опре­де­лен­ную роль в раз­ви­тии маля­рии. Гли­це­рин исполь­зу­ет­ся маля­рий­ным пара­зи­том для син­те­за липи­дов сво­их мем­бран, при этом гли­це­рин дол­жен прой­ти две мем­бран­ные стен­ки: эрит­ро­ци­тов (через AOP9) и само­го маля­рий­но­го плаз­мо­дия (через плаз­мо­дий­ный PbAOP). Иссле­до­ва­ния в Иссле­до­ва­тель­ском инсти­ту­те маля­рии Уни­вер­си­те­та Джон­са Хоп­кин­са, воз­глав­ля­е­мом Пите­ром Эгром с 2008 года, пока­за­ли, что зара­же­ние мышей плаз­мо­дий­ным мутан­том с отсут­ству­ю­щим геном PbAOP, рав­но как и зара­же­ние мышей с недо­ста­точ­ным уров­нем AOP9, при­во­дит к уве­ли­че­нию выжи­ва­е­мо­сти забо­лев­ших осо­бей по срав­не­нию с кон­троль­ной груп­пой.

Аква­по­ри­ны рас­про­стра­не­ны так­же в мире рас­те­ний и во всех фор­мах мик­ро­ор­га­низ­мов. В рас­те­ни­ях они участ­ву­ют в фото­син­те­зе, про­пус­кая через себя угле­кис­лый газ в листья, и, разу­ме­ет­ся, при­ни­ма­ют уча­стие в регу­ли­ро­ва­нии вса­сы­ва­ния воды кор­ня­ми.

…После лек­ции жур­на­ли­сты и все осталь­ные слу­ша­те­ли полу­чи­ли воз­мож­ность задать любые вопро­сы нобе­лев­ско­му лау­ре­а­ту. Один из них касал­ся лекарств, мише­нью кото­рых ста­но­вят­ся аква­по­ри­ны. Питер Эгр пояс­нил, что на сего­дня таких лекарств не суще­ству­ет, одна­ко мож­но опо­сре­до­ван­но вли­ять на рабо­ту аква­по­ри­нов, регу­ли­руя уро­вень вазо­прес­си­на и глю­ко­кор­ти­ко­и­дов. Дру­гой вопрос касал­ся веры в бога и отно­ше­ния к рели­гии. Уче­ный отве­тил, что он ате­ист, хотя и родил­ся в люте­ран­ской семье, как и боль­шин­ство выход­цев из Скан­ди­на­вии. К людям веру­ю­щим отно­сит­ся с ува­же­ни­ем, но об уче­ном сле­ду­ет судить не по рели­ги­оз­ным убеж­де­ни­ям, а по дости­же­ни­ям в нау­ке. Пред­ста­ви­тель «Меди­цин­ской газе­ты» поин­те­ре­со­вал­ся отно­ше­ни­ем нобе­лев­ско­го лау­ре­а­та к рос­сий­ской меди­цине. Питер Эгр в свя­зи с этим напом­нил, что одним из пер­вых нобе­лев­ских лау­ре­а­тов в обла­сти физио­ло­гии и меди­ци­ны был ака­де­мик Иван Пав­лов. Завер­ши­лось меро­при­я­тие раз­да­чей авто­гра­фов и фото­сес­си­ей с при­е­хав­шим кори­фе­ем нау­ки.

Ана­то­лий Насо­нов,
веду­щий инже­нер НИИ физи­ко-хими­че­ской био­ло­гии им. А.Н. Бело­зер­ско­го,
фри­ланс-фото­кор­ре­спон­дент

Фото авто­ра

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: