ChemNet
 

24

         Тогда я на следующий день ворвался в кабинет Макса, чтобы выложить все, что узнал, там был Брэгг. Фрэнсис еще не пришел, потому что была суббота, и он нежился в постели, просматривая последний номер "Нэйчур", полученный с утренней почтой. Я быстро принялся излагать подробности В-формы и набросал схему, показывавшую, что ДНК-спираль, строение которой, повторяется через каждые 3,4 А вдоль ее оси. Брэгг скоро прервал меня каким-то вопросом, и я понял, что убедил его. Поэтому я, не теряя времени, заговорил о Лайнусе - я объяснил, что, по моему мнению, он слишком опасен и мы тут сделаем большую глупость, если будем сидеть и ждать, пока он снова не возьмется за ДНК Потом я сказал, что думаю заказать лабораторному механику модели пуриновых и пиримидиновых оснований, и замолчал, чтобы дать возможность Брэггу собраться с мыслями.

          К моему облегчению, сэр Лоуренс не только не стал возражать, но и прямо одобрил мое намерение продолжить работу с моделями. Ему была явно не по душе междоусобица в Кингз-колледже, тем более что из-за нее не кто-нибудь, а именно Лайнус Полинг грозил вот-вот открыть структуру еще одной важной молекулы. Сыграла свою роль и моя работа с вирусом табачной мозаики - у Брэгга создалось впечатление, будто я действую самостоятельно. Поэтому в этот вечер он мог лечь спать спокойно, не страдая из-за того, что развязал Крику руки для очередного пароксизма. А я бросился вниз по лестнице в мастерскую предупредить, что скоро принесу чертежи для моделей, которые потребуются не позже, чем через неделю. Вскоре после того, как я вернулся в наш кабинет, пришел Крик и сообщил, что вчерашний обед был на редкость удачен. Одил просто очарована молодым французом, которого привезла с собой моя сестра. Месяц назад Элизабет осталась погостить в Кембридже на неопределенный срок перед тем, как вернуться в Штаты. К счастью, мне удалось устроить ее в пансион Камиллы Прайор и получить разрешение по вечерам ужинать там с Камиллой и ее иностранками. Так я убил сразу двух зайцев: Элизабет была избавлена от обычного английского жилья, а я мог рассчитывать, что моим желудочным болям придет конец.

          У Камиллы тогда жил Бертран Фуркад - самый красивый мужчина, если не самый красивый человек в Кембридже. Бертран, приехавший на несколько месяцев попрактиковаться в английском языке, сознавал свою редкую красоту, а потому был рад обществу девушки, чье платье не представляло слишком уж разительного контраста с его элегантным костюмом. Одил страшно обрадовалась, когда я сказал, что мы знакомы с прекрасным иностранцем. Она, как и многие другие, не могла отвести глаз от Бертрана, когда он шел по Кингз-парейд или красовался в фойе любительского театрального клуба во время антрактов. Поэтому Элизабет было поручено узнать, не сможет ли Бертран поужинать у Криков на Портюгэл-плейс. Однако они договорились на тот именно день, когда я был в Лондоне. И пока я наблюдал, как Морис аккуратно очищает свою тарелку, Одил любовалась безупречно правильными чертами Бертрана, который жаловался на то, как трудно ему придется будущим летом на Ривьере, где его опять завалят приглашениями.

          В то утро Фрэнсис заметил, что я не проявляю своего обычного интереса к богатым французским аристократам. Он даже забеспокоился, не затеял ли я нудный розыгрыш. Когда у человека с похмелья побаливает голова, нетактично встречать его сообщением о том, будто теперь даже бывший птицелов способен разрешить проблему ДНК. Однако как только я рассказал об особенностях В-формы, он понял, что я говорю серьезно. Особенно важным было то, что меридиональный рефлекс, соответствующий 3,4 А, гораздо интенсивнее остальных. Это могло означать только то, что пуриновые и пиримидиновые основания толщиной 3, 4 А уложены своими плоскостями друг на друга перпендикулярно оси спирали. Вдобавок все данные электронной микроскопии и рентгенографии говорили за то, что диаметр спирали равен примерно 20 А.

          Однако Фрэнсис; не согласился с тем, что постоянно обнаруживаемая в биологических системах парность требует, чтобы мы построили двухцепочечную модель. Он считал, что нужно отбросить соображения, не вытекающие из химии нуклеиновых кислот. Поскольку известные нам экспериментальные данные не давали возможности выбрать между двухцепочечной и трехцепочечной моделями, по его мнению, мы должны были заняться и той и другой. Мне это представилось совершенно лишним, но спорить не имело смысла. А начать я, конечно, решил с двухцепочечных моделей.

          Однако в ближайшие несколько дней ни одной серьезной модели мы не построили. Нам не только не хватало моделей пуриновых и пиримидиновых оснований, но мастерская так и не изготовила для нас ни одной модели атома фосфора. Для того чтобы сделать даже самые простые атомы фосфора, нашему механику требовалось не менее трех дней, а потому после обеда я пошел к себе в Клэр-колледж привести в порядок статью по генетике. Позже, отправившись на велосипеде к Камилле, я застал Бертрана и свою сестру в обществе Питера Полинга, который за неделю до этого очаровал Камиллу и получил разрешение столоваться у нее. Питер горько жаловался, что Перутцы не имеют никакого права держать Нину дома в субботние вечера, но Бертран и Элизабет были в отличном настроении. Один знакомый свозил их на "Роллс-ройсе" в знаменитое поместье недалеко от Бедфорда. Его хозяин, архитектор и любитель старины, не поддался современной цивилизации и не осквернил свой дом ни газом, ни электричеством. Он насколько было в его силах, вел жизнь помещика XVIII века и даже выдавал своим гостям специальные трости, когда приглашал их прогуляться по парку.

          После обеда Бертран увлек Элизабет еще куда-то в гости, а мы с Питером остались, не зная, чем бы нам заняться. Питер решил было повозиться со своим проигрывателем, но потом пошел со мной в кино. Так мы скоротали время почти до полуночи, а потом Питер принялся поносить лорда Ротшильда за пренебрежение отцовскими обязанностями - он не пригласил Питера обедать со своей дочерью Сарой. Я не мог не согласиться с ним: если бы Питер начал вращаться в фешенебельном обществе, мне мог бы представиться случай избежать женитьбы на девушке из университетского круга.

          Через три дня модели атомов фосфора были готовы, и я быстро составил несколько коротких отрезков сахаро-фосфатного остова. Потом я полтора дня пытался собрать приемлемую двухцепочечную модель с этим остовом в центре спирали. Однако все возможные модели, совместимые с рентгенографическими данными о В-форме, выглядели со стереохимической точки зрения еще менее удовлетворительно, чем наши позапрошлогодние трехцепочечные. По этому, увидев, что Фрэнсис поглощен своей диссертацией, я отправился играть в теннис с Бертраном.

          После чая я вернулся в лабораторию сказать, что. к счастью, играть в теннис мне интереснее, чем строить модели. Фрэнсис, совершенно равнодушный к чудесному весеннему дню, тут же отложил карандаш и заявил, что, во-первых, ДНК - вещь очень важная, и, во-вторых, я в один прекрасный день обнаружу всю бессмысленность подобного времяпрепровождения.

          За ужином у Криков я опять задумался над тем, в чем же мы все-таки ошибаемся. Хотя я продолжал настаивать, что остов модели должен быть в центре, я тем не менее понимал, что ни один мой довод не выдерживает критики. Наконец, за кофе я признал, что мое нежелание поместить основания внутрь молекулы объясняется отчасти тем, что в этом случае число возможных моделей бесконечно увеличилось бы. И нам пришлось бы решать непосильную задачу, какая же из них верна. Но главным камнем преткновения были сами основания. Пока они оставались снаружи, о них можно было не думать. Но стоило поместить их внутрь, и мы оказывались перед пугающей проблемой - как уложить рядом две или несколько цепей с нерегулярной последовательностью оснований. Тут уж Фрэнсису пришлось признаться, что он не видит даже намека на решение. Поэтому когда я вышел из их квартиры на улицу, у Фрэнсиса осталось твердое убеждение, что я не стану заниматься моделями с центральным расположением оснований, до тех пор пока он не подыщет хоть какого-нибудь правдоподобного довода в их пользу.

          Однако на следующее утро, разобрав особенно гнусную молекулу с остовом в центре, я решил, что меня не убудет, если я несколько дней потрачу на попытку расположить остов снаружи. Это означало, что основаниями можно пока не заниматься, что, впрочем, было неизбежно, так как мастерской требовалась неделя, чтобы изготовить для нас жестяные пластинки, вырезанные в форме пуриновых и пиримидиновых оснований.

          Изогнуть внешний остов таким образом, чтобы он соответствовал рентгенографическим данным, было просто. И Фрэнсис и я считали, что наиболее удовлетворительный угол поворота между двумя соседними основаниями составляет от 30 до 40o: Угол вдвое больше или вдвое меньше несовместим с соответствующим углом между валентными связями. Поэтому если остов находится снаружи, кристаллографический период в 34 А должен был означать расстояние вдоль оси спирали, необходимое для полного оборота. Тут Фрэнсис начал проявлять признаки интереса и все чаше отрывался от своих вычислений, чтобы поглядеть на модель. Тем не менее и он и я без всяких колебаний прервали работу на субботу и воскресенье. В субботу в Тринити был вечер, а в воскресенье Крики ждали Мориса, который еще задолго до получения рукописи Полинга обещал приехать к ним в гости.

          Хотя это был светский визит, Морису не дали забыть про ДНК. Не успел он войти в дом, как Фрэнсис начал расспрашивать его про В-форму. Но к концу обеда он знал ровно столько, сколько знал я еще неделю назад. Даже уверения Питера, что его отец вскоре возьмется за дело, не повлияли на Мориса.

          Он снова подчеркнул, что намерен отложить работу с моделями до ухода Рози, то есть на полтора месяца. Фрэнсис воспользовался случаем и спросил, не будет ли Морис возражать, если мы займемся моделями ДНК. Когда Морис не спеша ответил, что возражать не будет, мое сердце опять забилось нормально. Но если бы он ответил, что будет возражать, мы бы все равно не отступились.


25

         Фрэнсис все больше тревожился из-за того, что я перестал работать над молекулярными моделями. Сам он появлялся в лаборатории не раньше десяти, и я обычно уже сидел там, но это дела не меняло. Чуть ли не каждый день после обеденного перерыва он то и дело раздраженно косился на заброшенный полинуклеотидный остов, зная, что я тем временем играю где-нибудь в теннис. Да и после чая я показывался в лаборатории лишь на несколько минут и, немного поработав, убегал к Камилле выпить хересу с ее девушками. Брюзжание Фрэнсиса меня не беспокоило - усовершенствовать дальше наш последний остов не имело смысла, пока не будет решена проблема оснований.

          По вечерам я ходил в кино, смутно надеясь, что вот-вот меня осенит нужная идея. Порой всеядная погоня за киногрезами кончалась плачевно - особенно, подвел меня "Экстаз". Мы с Питером по молодости лет не успели в свое время посмотреть, как Хэди Ламарр резвится на экране в голом виде, а потому, когда настал долгожданный вечер, мы, захватив Элизабет, отправились в кинотеатр "Рекс". Однако единственные кадры, которые не изуродовал английский цензор, ограничивались перевернутым отражением в воде. Не досмотрев и половины фильма, мы дружно присоединились к яростному хору возмущенных студентов, заглушая дублированные слова неистовой страсти.

          Но даже во время демонстрации хорошего фильма я все равно не мог забыть об основаниях. Где-то в глубине моего сознания постоянно пряталась мысль, что мы наконец построили стереохимически правдоподобную конфигурацию сахаро-фосфатного остова. К тому же теперь можно было не опасаться, что эта конфигурация окажется несовместимой с экспериментальными данными. К этому времени она уже была сверена с точными измерениями Рози. Рози, конечно, не давала нам этих данных. Собственно говоря, в Кингз-колледже никто не подозревал, что они у нас есть. Мы заполучили их благодаря тому обстоятельству, что Макс был включен в комиссию, которую Совет медицинских исследований назначил для проверки научной деятельности лаборатории Рэндолла. Рэндолл хотел убедить комиссию в плодотворности работы своей группы, а потому велел сотрудникам составить подробный отчет об их достижениях. В надлежащее время у. отчет был размножен и разослан обычным порядком всем членам комиссии. Как только Макс увидел разделы, написанные Рози и Морисом, он принес этот отчет нам с Фрэнсисом. Наскоро просмотрев его, Фрэнсис с облегчением понял, что после посещения Кингз-колледжа я правильно сообщил ему основные параметры В-формы. Поэтому в нашу конфигурацию остова понадобилось внести лишь небольшие исправления.

          Обычно только поздно вечером, вернувшись домой, я пытался разгадать тайну оснований. Их формулы приведены в небольшой книге Дж. Н. Дэвидсон, "Биохимия нуклеиновых кислот", и у меня в Клэр был ее экземпляр. Поэтому я не сомневался, что правильно рисую крохотное изображение оснований. Мне хотелось  расположить основания в центре молекулы таким образом, чтобы внешние цепи оказались совершенно регулярными, то есть чтобы сахаро-фосфатные группы каждого нуклеотида имели одинаковую пространственную конфигурацию. Но всякий раз, пытаясь решить эту задачу, я наталкивался на препятствие, заключавшееся в том, что у всех четырех оснований совершенно разная форма. Кроме того, у нас были причины считать, что последовательность оснований в любой полинуклеотидной цепи весьма нерегулярна.

          И если просто наугад скручивать две такие цепи, получалась чепуха. Основания покрупнее кое-где должны были соприкасаться, а там, где друг против друга располагались основания поменьше, между ними приходилось оставлять промежуток, ибо соответствующие участки остова недопустимо прогибались. Чтобы этого избежать, нужно было придумать какой-нибудь хитрый прием.

          Приходилось ломать голову и над тем, каким образом переплетенные цепи удерживаются вместе благодаря водородным связям между основаниями. Хотя более года назад мы с Фрэнсисом решили, что между основаниями не могут образовываться регулярные водородные связи, теперь стало ясно, что мы были неправы. Наблюдения, показывавшие, что один или несколько атомов водорода в каждом из оснований могут занимать разное положение (таутомерные превращения), заставили нас было прийти к выводу, что все возможные таутомерные формы данного основания встречаются одинаково часто.

          Но недавно, перечитывая статьи Дж. М. Гэлланда и Д. О. Джордана о кислотном и щелочном титровании ДНК, я в конце концов убедился в справедливости их заключения, что большинство оснований (если не все) образует водородные связи с другими основаниями. И что еще важнее - эти водородные связи возникают и при очень низких концентрациях ДНК, а значит, они связывают между собой основания, принадлежащие одной и той же молекуле. Кроме того, рентгеновские данные свидетельствовали о том, что  все исследованные в чистом виде основания образуют столько нерегулярных водородных связей, сколько допускают законы стереохимии. Таким образом, все дело заключалось в существовании некоего правила, которое управляет образованием водородных связей между основаниями.

          На первых порах моя возня с основаниями на бумаге не приносила никаких результатов независимо от того, ходил ли я в тот вечер в кино или нет. Я очень старался очиститься от воспоминаний об "Экстазе", но даже это не помогло обнаружить приемлемые водородные связи, и я заснул, надеясь, что на завтрашней студенческой вечеринке в Даунинге будет много хорошеньких девушек. Но меня ожидало горькое разочарование: там не было никого, кроме пышущих здоровьем спортсменок да двух-трех худосочных светских девиц. Бертран тоже мгновенно понял, что это не для него, и те несколько минут, которые мы из вежливости пробыли там, прежде чем улизнуть, я рассказывал ему, как я пытаюсь обойти отца Питера в состязании за Нобелевскую премию.

          Однако нетривиальная идея осенила меня только в середине следующей недели. Она пришла мне в голову, когда я рисовал конденсированные циклы аденина. Я вдруг заметил, какие многообещающие возможности таятся в такой структуре ДНК, где остаток аденина образовывал бы водородные связи, подобные обнаруженным в кристаллах свободного аденина. При этом каждый адениновый остаток соединялся бы двумя водородными связями с таким же остатком, повернутым по отношению к нему на 180o. А главное - подобные симметричные связи могли соединять между собой также и пары гуанинов, цитозинов и тиминов. Я подумал: а что если каждая молекула ДНК состоит из двух цепей с одинаковой последовательностью оснований, а скрепляют эти цепи водородные связи между парами одинаковых оснований? Правда, дело осложнялось тем, что такая структура не может иметь регулярного остова, поскольку пуриновые основания (аденин и гуанин) и пиримидиновые основания (тимин и цитозин) разной формы. На получавшемся остове

125.gif (17859 bytes) должны были образовываться небольшие вздутия и впадины к зависимости от того, из пуринов или из пиримидинов состоит центральная пара оснований.

          Несмотря на то что остов получался такой неаккуратный, у меня забилось сердце. Если ДНК такова, то мое сообщение об этом открытии произведет впечатление разорвавшейся бомбы.

          Существование двух переплетенных цепей с одинаковой последовательностью оснований не может быть случайным. Наоборот, это дает право полагать, что одна из цепей каждой молекулы на какой-то более ранней стадии служила матрицей для синтеза другой цепи. По такой схеме репликация гена начиналась бы с его разделения на две одинаковые цепи. Потом на обе их матрицах-родительницах образовывались бы две дочерние цепи, и получались бы две молекулы ДНК, идентичные первоначальной. Таким образом, если бы каждое основание синтезируемой цепи обязательно присоединялось двумя водородными связями к такому же основанию, то это могло бы определять весь ход репликации гена. Правда, в тот вечер я так и не понял, почему к аденину не может присоединиться водородными связями и обычная таутомерная форма гуанина. Могли происходить и другие ошибки в спаривании оснований. Но это меня не очень пугало, поскольку не исключалось участие еще и специфических ферментов. Например, мог существовать такой фермент, который бы заставлял аденин всегда занимать место против остатка аденина на матрице. Был уже первый час ночи, а я увлекался все больше и больше. Нас с Фрэнсисом давно тревожила мысль, что структура ДНК может оказаться внешне очень скучной, ничего не говорящей ни о ее репликации, ни о ее роли в управлении биохимией клетки. И вот теперь, к моему восторгу и изумлению, решение обещало быть чрезвычайно интересным. Больше двух часов я не мог заснуть от радости, и перед моими за крытыми глазами кружились пары адениновых остатков. И только временами меня охватывал страх, что вдруг эта прекрасная идея все-таки неверна.

Схематическое изоб -    ражение молекулы ДНК, построенное с учетом спаривания одинаковых основа- ний.

          

126a.gif (3318 bytes) 126b.gif (3369 bytes) 126c.gif (2834 bytes) 126d.gif (2910 bytes)

Четыре пары оснований, использованные для постройки модели, в основе которой лежала идея соединения подобного с подобным (пунктиром показаны водородные связи).




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору