Макс Перутц – создатель структурной биохимии
Макс Фердинанд Перутц родился в 1914 г. в Вене. Его родители Хуго Перутц и Дели Голдшмит были богатыми текстильными фабрикантами и происходили из семей, чьё состояние было составлено еще в Х1Х веке в период введения в Австрийской империи машинного ткачества. Предполагалось, что сын пойдет по пути родителей, но один из педагогов пробудил в нем интерес к химии, в чем родители не препятствовали. В Венском университете Перутц увлекся органической химией и возмечтал для написания диссертации направиться в Кембридж к знаменитому Джорджу Гопкинсу – создателю современной витаминологии. Родители и в этом поддержали сына. Отец Перутца тоже учился в Англии и был в англоманом, наподобие известного пушкинского помещика Муромского, отца барышни-крестьянки, или вроде российского дипломата Набокова, отца нашего классика.
И здесь вмешался его Величество случай. Совсем кстати в Англию направлялся один из преподавателей университета, и Перутц-младший попросил его походатайствовать в лаборатории Гопкинса о свободной вакансии . Но тот, приехав в Кембридж,совсем по другому поводу зашел к известному физику Джону Берналу и был зачарован рентгенограммами кристаллов, которые незадолго до этого удалось получить Берналу и его сотрудникам.. А т.к. Бернал сообщил, что нуждается в молодом сотруднике для рентгено-кристаллографических исследований, преподаватель порекомендовал ему Макса Перутца и получил согласие. Когда Перутц об этом узнал, его первой реакцией было недоумение: "Ведь я не умею снимать рентгенограмм!" – "Ничего, мой друг, научишься," - успокоил его преподаватель.
Так в сентябре 1936 года Перутц попал в лабораторию к Берналу. И действительно, вскоре он стал получать вполне приличные рентгеновские снимки кристаллов. Но конкретной темы для исследований он еще долго не смог себе избрать. И здесь опять сыграл роль случай. Во время летних каникул в следующем году Перутц побывал в Австрии и вспомнил, что его кузина в Праге замужем за крупным биохимиком Гауровицем, известным своими работами о механизме связывания кислорода гемоглобином. Перутц посоветовался со своим родственником, и тот порекомендовал ему как тему для диссертации изучение структуры различных форм гемоглобина. И этим Перутц занимался долгие годы, используя в качестве объекта кристаллический гемоглобин лошади. Дерзновенность этой задачи можно себе уяснить по тому факту, что в тот период еще была неведома даже пространственная структура простой молекулы поваренной соли.
В марте 1938 года Гитлер вторгся в Австрию, родительские предприятия были экспроприированы, а сами они едва успели бежать в Швейцарию. Обратный путь в Австрию был закрыт. Теперь материальные заботы о семье легли целиком на плечи сына. Но к этому времени ему удалось уже получить вполне приличные рентгенограммы кристаллов лошадиного гемоглобина, было опубликовано ( совместно с Берналом) сообщение об этом в в престижном журнале Nature и Перутц получил грант на продолжение своих исследований. Предстоял длительный и тяжелый путь. Еще не были известны практические пути измерения диффракции (преломления) рентгеновских лучей в кристаллической решетке, не были известны фазы этих лучей, не было компьютеров для громоздких расчетов. Он не знал еще, что эта работа займет долгих 22 года. Он получал кристаллы в одном месте, исследовал их в другом, и местные остряки шутили, что Перутц ежедневно преодолевает на своем велосипеде брешь между биологией и физикой.
В свободном промежутке между этими исследованиями Перутц был приглашен в Швейцарские Альпы, где понадобился кристаллограф, умеющий ездить на лыжах, для изучения свойств альпийского льда. Перутц с детства в совершенстве владел лыжами и был опытным альпинистом. Проведя летний сезон в горах, и занимаясь кристаллографией, он написал серьезную статью о свойствах льда и стал консультантом-гляциологом, что пригодилось ему, как мы увидим, в будущем.
По ходатайству отца кристаллографии Лоуренса Брегга Перутц получил стипендию Рокфеллеровского фонда, что позволило ему забрать своих изгнанников-родителей из Швейцарии в Англию.К 1940 Перутц закончил свою диссертацию, но с началом войны произошло неожиданное: не имея еще британского гражданства, Перутц, как гражданин враждебной державы был интернирован и отправлен военным транспортным судном в Канаду. Это было в разгар подводной блокады Британских островов. Другое судно с интернированными было торпедировано немецкой подлодкой и пошлo ко дну со всеми пассажирами. Перутцу повезло, он благополучно добрался до Канады.
Однако для него было горькой правдой осознавать, что он интернирован и содержится как нежелательный иностранец правительством страны, которую уже считал своим домом. В период пребывания в канадском лагере Перутц организовал лагерный университет, где преподавали друг другу сами интернированные, многие из которых стали впоследствии крупными учеными. По ходатайству своих научных руководителей Перутц был вскоре отпущен из лагеря и вернулся в Кембридж, хотя ему предлагали работу в Нью-Йорке.
Каждый британский ученый стремился внести посильный вклад в помощь сражающейся армии. И тут Перутцу пригодилась его квалификация специалиста по гляциологии. Как раз в это время планировалась высадка десантов в Норвегии и необходимо было создавать прочные ледовые аэродромы. Группа исследователей, куда входил и Перутц, установила, что определенные добавки (волокна хлопка ) ко льду придают ему стальную прочность, способную выдержать тяжесть военного самолета. Это техническое решение сыграло определенную роль при высадке десантов английских коммандос в Норвегии.
По возвращении в Кембридж Перутц вновь занялся изучением структуры белков теперь уже в роли руководителя отдела в лаборатории Брегга.
Рядом с ним теперь работали такие выдающиеся ученые как Джон Кендрью, который занимался структурой основного белка, входящего в состав мышц – миоглобина, а затем Уотсон и Крик, которые, идя по тому же кристаллографическому пути, установили структуру вещества наследственности – дезоксирибонуклеиновой кислоты. Прочтите книгу Уотсона Двойная спираль, вышедшую на русском языке в 1969 г – увлекательную популярную историю раскрытия тайны наследственности.
Перутц не был прямым участником этой работы, но его зримое и незримое присутствие рядом индуцировало Уотсона и Крика, которые стали впоследствии нобелевскими лауреатами.
Решающий перелом в раскрытии структуры гемоглобина был вызван применением соединений белка с тяжелыми металлами, например, с ртутью. Сопоставление рентгенограмм белковых кристаллов до и после воздействия металлов дало окончательное решение проблемы. Впрочем, потребовалось еще несколько лет измерений и расчетов, пока ученому миру стала известна пространственная структура этого важнейшего для жизни белка.
Тот же методический подход раскрыл структуру аномальных форм гемоглобинов -- широко распространенных среди населения Средиземноморского района Европы.
В 1962 году Перутц получил Нобелевскую премию. В том же году он стал директором Института Молекулярной биологии, открытие которой состоялось в присутствии Королевы Англии.
Мало кому из ученых удалось так революционизировать науку, как удалось Максу Перетцу – одному из главных создателей молекулярной биологии. В стенах руководимого им института была построена реальная модель сокращающейся мышцы, созданы моноклональные антитела, необходимые для лечения болезней крови и аллергических заболеваний, впервые начаты электронно-кристаллографические исследования белков клеточных мембран, и работы по молекулярным замещениям. Представления о пространственной структуре белков нашего организма имеет не меньшее практическое значение, чем раскрытие генетического кода.
Все, кто работал с Перутцом, отмечали его простоту и доступность для всех сотрудников, которые называли его, независимо от должности и возраста, просто Максом. Кроме узко научных работ Перутц писал воспоминания, статьи о роли науки в современном обществе и ,к сожалению, некрологи об ушедших коллегах и учителях. В этих некрологах раскрывается душа ученого. Он скобит о своем товарище Джоне Кендрью ,вместе с которым он получал Нобелевскую премию, о своем учителе Лайнусе Полинге, книга которого Природа химических связей была настольной у каждого химика-структурщика.
Перутц прожил долгую жизнь. Уже в ходе работы над этим очерком я наткнулся в Интернете на печальную весть: 6 февраля 2002 года на 87 году скончался Сэр Макс Перутц.
Ссылки
1.Eisenberg D. Max Perutz's achievements: How did he do it?
Protein Science.1994;3: 1625-1628
2.Medawar J.Pyke D. Hitlers gift.Scientists who fled nazi Germany.
Piatus Ltd.London,2000.
3.Уотсон Д. Джеймс. Двойная спираль. Москва, «Мир», 1968
.