В стеклянной колыбели

Синтезировать ген - эта дерзкая мечта десять лет назад казалась неосуществимой. Но достижения молекулярной биологии скоро позволили вплотную подойти к ее воплощению.

В 1965 году было разгадано строение первой транспортной РНК. Сегодня известны первичные структуры почти всех транспортеров аминокислот, и усилия ученых направлены на разгадку их пространственной конфигурации. Важно понять связь между химическим строением этих молекул и функциями, которые они выполняют в живой клетке.

Р. Холли установил первичную структуру аланиновой транспортной РНК, той, что переносит к месту сборки белковой молекулы аминокислоту аланин. Результаты его исследований вызвали настоящую цепную реакцию и привели к серии других выдающихся достижений. Среди них едва ли не первое место занимает синтез гена в лаборатории X. Кораны. Это о нем один из крупнейших биохимиков нашего времени, А. Корнберг, сказал: "То, что вы сделали,- это атомная бомба 1980 года".

Как развивались события, предшествующие синтезу гена?

Сам X. Корана как-то сказал, что решение синтезировать ген было принято тотчас же, как он узнал от Р. Холли последовательность нуклеотидов в аланиновой транспортной РНК. Успех дела обеспечили ряд обстоятельств. X. Корана в совершенстве овладел химией нуклеотидов и умел целенаправленно создавать связи между нужными нуклеотидами.

В стеклянной колыбели

Способность нуклеотида вступать в реакции весьма многообразна. Если только так можно выразиться, нуклеотид обладает норовистым характером. Важно заставить это элементарное звено подчиняться желанию экспериментатора и обязать нуклеотид вступать в нужные для химика реакции. В лаборатории X. Кораны сумели полностью обуздать непокорные нуклеотиды.

Программа исследований по синтезу гена делилась на несколько этапов. Прежде всего нужно было синтезировать блоки, состоящие из 4-20 нуклеотидов. Такие блоки химики называют олигонуклеотидами.

Полученные химическим путем блоки нуклеотидов соединялись в две нити, которые были комплементарны. А вот чтобы связать готовые олигонуклеотиды в единую цепь, использовали фермент, который умеет "сшивать" концы этих блоков, лигазу.

Итак, можно взять нуклеотидный блок, состоящий из 20 нуклеотидов. Добавить к нему два других блока, каждый из которых тоже состоит из 20 нуклеотидов. Половина каждого из этих двух блоков должна быть комплементарна половинкам первого нуклеотида. Если теперь смешать в одной колбе растворы всех трех блоков, то произойдет самосборка. В результате образуется фрагмент двухцепочной молекулы ДНК. Но пока в этой новой двухцепочной молекуле каждая из цепочек составлена из отдельных блоков. Если теперь к раствору добавить фермент лигазу, то блоки будут "пришиваться" по концам нуклеиновой кислоты. Таким образом, можно последовательно удлинять "нить жизни". Действуя как опытный дирижер, умело сочетая методы химического и биологического синтеза, X. Корана ?нтезировал ген аланиновой транспортной РНК, ответственной за перенос аминокислоты аланина.

В последнее время в его лаборатории ведутся работы по синтезу гена тирозиновой транспортной РНК, которая транспортирует другую аминокислоту, тирозин, наконец, перед исследователями стоит труднейшая задача: заставить синтетические гены работать.

Однажды X. Корану спросили, какие события в его жизни запомнились ему больше всего. "Были очень волнующие моменты,- ответил ученый.- Например, когда мы впервые в начале 1968 года (это было 9 января, в день моего рождения) применили ДНК-лигазу и видели, что с ее помощью можно сшивать олигонуклеотиды... Дни, подобные этому, редки". В 1968 году Коране совместно с двумя другими выдающимися иохимиками М. Ниренбергом и Р. Холли была присуждена Нобелевская премия по медицине и физиологии за расшифровку генетического кода.

Как работает прославленный биохимик X. Корана? В чем секрет его замечательных достижений?

X. Корана родился в 1922 году в Индии в бедной многодетной семье. Только одному ему посчастливилось получить высшее образование. Сначала он окончил Пенджабский университет, потом учился в Англии и в Швейцарии. X. Корана прошел хорошую химическую подготовку. Достаточно сказать, что в Англии он работал у крупнейшего специалиста по химии нуклеотидов А. Тодда.

В 1960 году X. Корана обосновался в Институте исследования ферментов в американском городе Мадисон. В последнее время ученый перешел работать в один из наиболее известных и богатых высших учебных заведений США - Массачусетский технологический институт.

Все, кто сталкивался со знаменитым ученым, отмечают его удивительную простоту и непринужденность. X. Корана как-то сказал, что в своих сотрудниках прежде всего ценит преданность работе. "Я не люблю,- говорит ученый,- чтобы сотрудники работали на меня, я люблю, чтобы они работали со мной... в одной упряжке. Я не думаю, чтобы мои сотрудники сами стали работать так много, как работаю я, но когда они видят, как я работаю, то они начинают работать все интенсивнее и интенсивнее. Потом они видят, что могут сделать еще немножечко больше, потом еще немножко больше. И это их захватывает, а потом у них возникает чувство свершения..."

X. Корана склонен к философским обобщениям. Он не любит скоропалительных решений. Если ему предстоит обобщить экспериментальный материал и написать большую статью, он берет двухдневный запас бутербродов и удаляется в уединенный домик. "В науке сама единица времени,- как-то сказал ученый,- зависит не от скорости мышления, а от глубины мысли".

Лаборатория, которой руководит X. Корана, необычная. Ее состав постоянно периодически обновляется. Большинство сотрудников - молодые ученые из разных стран мира: американцы, англичане, индийцы, японцы, итальянцы, норвежцы... Работали и работают здесь и ученые из Советского Союза. Пробыв вместе два-четыре года, сотрудники покидают лабораторию и возвращаются к себе на родину. На смену им приезжают новые, желающих учиться у знаменитого исследователя много.

Все сотрудники в коллективе - опытные, квалифицированные специалисты. Поэтому профессор не тратит время на обучение молодых ученых. И еще одна особенность присуща лаборатории X. Кораны. Он любит, чтобы группа исследователей была небольшой. Любопытно, что над синтезом гена аланиновой транспортной РНК работала группа из 13 человек.

В настоящее время лаборатория, которой руководит ученый, сравнительно небольшая, всего около 30 человек. Ее главной производительной силой по-прежнему являются молодые специалисты, недавно получившие степень доктора, эквивалентную нашей степени кандидата наук. Все. они энергичны, эрудированы, все стремятся сделать себе хорошее "научное имя". Следует признать, что их подгоняют и соображения чисто практического порядка. В США все большей популярностью пользуется принцип "омоложения науки". Поэтому следует торопиться и к 30 годам заработать себе хорошие научные рекомендации.

Трудовой день в лаборатории начинается в 8 часов ра и затягивается до ночи. Желающим экспериментировать в любое время суток, в воскресенья и праздники выдается ключ от института.

X. Корана лекций не читает, семинаров не ведет. Все свои силы он отдает научной работе.

Ученый бывал в Советском Союзе. Он хорошо знаком с работами видных советских специалистов в области молекулярной биологии. "А. Спирин, А. Баев,- говорит он,- работают великолепно. Сотрудники Ю. Овчинникова сделали отличные исследования по белку и мембранам клетки".

Больше всего в лаборатории X. Кораны поражает необыкновенное трудолюбие и его самого, и всех его сотрудников. Один из секретов успеха выдающегося биохимика - умение предельно глубоко разрабатывать идеи экспериментальных исследований, точное представление о конечной цели работы.

Однажды кто-то из приехавших специалистов пошутил: мы работаем в лаборатории так много, что можем не заметить, как мимо пройдет жизнь. Ответ, который он услышал, был краток и точен: "Наука - это жизнь". Именно в этом самый главный секрет удивительных научных достижений X. Кораны.