Избегайте занудства

Уотсон Джеймс Д.

К тому времени Бенно вернулся в Германию, где стал профессором в Институте генетики Кельнского университета. За некоторое время до отъезда он еще раз изящно воспользовался генетическими методами, чтобы получить мутантных Е. coli, синтезировавших лак-репрессор в избыточном количестве. Внедрение их мутантного гена лак-репрессора в фага типа , позволило получить выход лак-репрессора в сотню раз больший, чем обычно. Перед самым отъездом Бенно из Гарварда Жак Моно, приехавший с визитом, заглянул, чтобы поздороваться и прокомментировать сделанное Бенно открытие лак-репрессора: "И все же, Бенно, это было прозаично". Затем он развернулся и ушел. Таким образом Жак, для которого этот виноград был зелен, признал, что удачные эксперименты, а не удачная идея позволили обойти его и его друзей из Института Пастера. Благодаря успехам Бенно, Уолли и Марка главным центром изучения регуляции генов был теперь не Париж, а Гарвард.

Непредвиденным

побочным продуктом работ Уолли по очистке лак-реПрессора стало то, что они помогли моему аспиранту Дику Бёрджессу в оптимизации его методов очистки РНК-полимеразы. Нашей лаборатории как никогда хотелось лучше разобраться в механизме синтеза РНК на матрице ДНК. В 1963 году я дал своему аспиранту Джону Ричардсону в качестве темы для диссертации исследование РНК-полимеразы, фермента, синтезирующего РНК на матрице ДНК. РНК-полимераза была открыта в 1959 году, но установить ее молекулярную форму оказалось непросто. Джон обнаружил, что молекулярная масса РНК-полимеразы уменьшается вдвое, когда ее молекулы взвешены в высокоионизированном растворе. Но даже эта малая форма была больше, чем любая известная отдельная полипептидная цепочка, поэтому представлялось вероятным, что молекула РНК-полимеразы составлена из нескольких полипептидов меньшего размера. Однако электронно-микроскопические исследования, проведенные в Массачусетском технологическом, не позволили намного глубже разобраться в строении этой молекулы. Эти исследования показали, что молекулы РНК-полимеразы представляют собой более или менее сферические частицы диаметром 120, что соответствовало молекулярной массе почти в миллион атомных единиц массы. Джон перед самым отъездом в Париж, где он стал постдоком в Институте Пастера, воспользовался матрицами фага Т₇ и показал, что синтезируемые на них молекулы РНК содержат до десяти тысяч нуклеотидов. Это заставляло предположить, что их большая длина была связана с тем, что очищенный фермент не узнает нормальные стоп-сигналы фага Т₇ для синтеза РНК.

После отъезда Джона во Францию Дик Бёрджесс, который только что перешел к нам из Калтеха, продолжил работу над проблемой, связанной с большими размерами РНК-полимеразы. Каждую неделю Крис Вайсс, лаборант Уолли, разделял белки из тридцати литров клеток Е. coli на несколько фракций. Фракция, содержащая репрессор лактозы, шла Уолли и Бенно, а Дик забирал фракцию, содержащую РНК-полимеразу. В этой фракции по-прежнему содержалось очень много других белков, поэтому Дику пришлось разработать методику центрифугирования в градиенте глицерина, дававшую высокоактивный препарат РНК-полимеразы, который Дик назвал GG. В конце 1967 года он добавил в свой рецепт этап очистки на фосфоцеллюлозной колонке, что дало еще более чистую РНК-полимеразу, названную им PC.

В апреле 1968 года Дик выступил на конференции Федерации американских обществ экспериментальной биологии в Атлантик-Сити и доложил, что частицы РНК-полимеразы PC состоят из малых и больших субъединиц, которые он назвал - и -субъединицами соответственно. Через два месяца, на Гордоновской конференции по нуклеиновым кислотам в Нью-Гемпшире, он подробно изложил свои методы очистки препаратов РНК-полимеразы GG и PC, а позже разослал письменные протоколы в десяток заинтересовавшихся лабораторий, в том числе в лабораторию Экке Баутца в Университете Ныо-Джерси. К тому времени РНК-полимеразу изучал также аспирант Уолли Гилберта Джефф Роберте. Вначале, используя полученный Диком препарат GG, Джефф обнаружил, что он весьма активно транскрибирует ДНК фага . Но затем, когда Джефф воспользовался еще более очищенным препаратом PC, непостижимым образом ему не удалось обнаружить транскрипции этой ДНК.

Неожиданные отрицательные результаты, полученные Джеффом, заставили Дика задуматься о том, не удаляется ли в процессе очистки препарата PC какой-либо компонент РНК-полимеразы, необходимый для транскрипции ДНК фага X. Для выяснения этого он пропустил свежую порцию препарата GG через колонку для очистки препарата PC, чтобы проверить, приведет ли это снова к потере способности транскрибировать фаговую ДНК. После того как у него получился тот же отрицательный результат, что и у Джеффа, Дик показал, что фермент PC можно активировать, если снова добавить к нему белок, удаленный в процессе очистки. Эксперименты, проведенные на следующей неделе нашим постдоком, англичанином Эдрю Трэверсом, показали, что ингредиент, входящий в состав препарата GG и отсутствующий в препарате PC, представляет собой одну полипептидную цепочку, которую вскоре назвали -фактором.

Прошло меньше недели, и Дик узнал, что Экке Баутц из Университета Нью-Джерси и его аспирант Джон Данн добились тех же результатов, используя препараты GG и PC, полученные согласно протоколу, который он послал им в июле. Дик, по моему совету, немедленно связался с Баутцем и Данном,

чтобы предложить им включить их работу в совместную статью двух лабораторий о -факторе для Nature. Им понравилась эта идея, и 6 ноября они приехали в Гарвард. Их присутствие помогло мне отвлечься от проходивших в тот день президентских выборов. Только поздним вечером стало ясно, что Ричард Никсон одержал победу над Хьюбертом Хамфри. Даже открытие -фактора не помогало против уныния, которое я испытывал в оставшиеся дни той недели в связи с перспективой президентства Никсона.

Утром в понедельник, 11 ноября, мне на короткое время, казалось, открылась светлая сторона этого политического события. В номере Crimson за этот день я увидел напечатанный огромными буквами заголовок: "Пьюзи уходит из Гарварда". Статья под этим заголовком сообщала, что избранный президент Никсон совершил в Гарвард необъявленный визит. Приехав инкогнито в 21:00 предыдущего дня, он предложил Пьюзи должность министра почт в его администрации. После откровенной дружеской беседы за чаем с ванильными вафлями Пьюзи принял это предложение и позже назвал это событие "величайшим моментом" своей жизни. Однако очень скоро чувство радости, охватившее меня, рассеялось. Внизу той же страницы была другая статья, в которой сообщалось, что планируемая Библиотека Кеннеди будет перенесена из Кембриджа в Байонн в штате Нью-Джерси, и я осознал, что читаю один из шуточных номеров Crimson, которые время от времени готовили его редакторы, вероятно чтобы убедить самих себя, что они попали в Crimson, а не в Lampoon вовсе не от недостатка чувства юмора. После этого монументального разочарования уже ничто в Crimson не казалось мне смешным.

Поданная г декабря в Nature рукопись статьи об открытии -фактора содержала только данные, полученные в Гарварде. Аналогичные эксперименты лаборатории Университета Нью-Джерси были сделаны меньшее число раз и не вполне доделаны. Работа Бёрджесса, Трэверса, Дана и Баутца "Фактор, стимулирующий транскрипцию РНК-полимеразой" была быстро опубликована в январе 1969 года в виде большой статьи [28] . Незадолго до публикации я объявил о прорыве, сделанном в нашей лаборатории, на лекции, прочитанной для поглощенного собственными успехами отделения биохимии Артура Корнберга в Стэнфорде. Это был момент, о котором раньше я не мог и мечтать: наши гарвардские Биолаборатории показали уровень биохимической компетенции, позволивший догнать и перегнать могущественный Стэнфорд.

28

В журнале Nature помимо больших статей публикуются краткие сообщения (такие как заметка Уотсона и Крика о структуре ДНК), а также новости, рецензии и популярные обзоры. — Примеч. перев.

В середине декабря Дик и Эндрю узнали от Экке Баутца и Джона Данна, что молекулы о-фактора исчезают в клетках, зараженных фагом Т₄, что позволяло объяснить, почему синтез собственной РНК бактерии прекращается вскоре после ее заражения фагом. Фаговая ДНК, судя по всему, кодировала фагоспецифические -факторы, обеспечивавшие связывание молекул РНК-полимеразы со специфическими сигналами на самой фаговой ДНК. В течение последующих шести месяцев Эндрю Трэверс подтвердил эту гипотезу и в августе отправил в Nature статью "Фаговые сигма-факторы для РНК-полимеразы". В заключении этой статьи он высказал предположение, что подобные а-фактору факторы транскрипции могут отвечать за серьезные изменения схемы синтеза РНК, лежащие в основе механизмов развития высших организмов. Редакторы Nature вновь почувствовали, что у них на руках важная статья, и поспешили опубликовать ее всего через месяц с небольшим.

К началу февраля Дик защитил диссертацию и получил от Фонда Хелен Хей Уитни стипендию постдока, которая позволяла ему остаться в Гарварде, пока его умная светловолосая жена Энн не доделает собственную диссертацию доктора философии. Энн, происходившая из успешной и трудолюбивой висконсинской семьи, экспериментировала с бактериофагом X₁₇₄ в лаборатории Дейва Денхардта, дальше по коридору. К тому времени Дик выяснил, что не одна, а две -спирали входят в состав основы РНК-полимеразы (препарата PC), имеющей, таким образом, структуру ₂₁. Кроме того, Дик и Эндрю получили предварительные данные о механизме работы -фактора при запуске синтеза РНК. Его роль, судя по всему, состояла в том, чтобы обеспечивать связывание основы РНК-полимеразы — комплекса ₂₁ — с определенными участками на ДНК, с которых должен начинаться синтез РНК. В свою очередь, ферментативные свойства РНК-полимеразы связаны исключительно с ее основной составляющей, комплексом ₂₁.