Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК - Гарет Уильямс
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
В Марбурге Коссель начал изучать другие вещества, содержащиеся в ядре. Он открыл гистидин, новую аминокислоту, скрывавшуюся в протамине, базовом белке, который Мишер выкристаллизовал из спермы лосося. Затем он обнаружил в ядре совершенно новые белки[162], которые были тесно связаны с нуклеиновой кислотой и которые он назвал гистонами. В отличие от протамина гистоны были выявлены во всех тканях, а не только в рыбных молоках. У него было предчувствие, что они окажутся важными – возможно, даже более важными, чем вещество, над «кирпичиками» которого он работал в течение нескольких последних лет.
После пяти плодотворных лет, проведенных в Марбурге, настало время двигаться дальше[163] – в Гейдельберг, где люди были приятнее и где он остался до конца своих дней. За 24 года на посту профессора химии Коссель прославил свой университет; он также отбывал срок и на обратной стороне образовательного процесса, в качестве Spectabilis (декана) и Magnificus (проректора). Все это время Коссель жил в доме № 7 по Академиштрассе в университетском кампусе. В Базеле Мишеру нужно было дойти до конца прибрежного сада, чтобы попасть к ближайшему источнику свежих лососевых молок; Косселю требовалось лишь спуститься по лестнице в свою лабораторию, занимавшую первый этаж семейного дома.
Чтобы отметить начало нового столетия, Коссель вернулся к дрожжевому нуклеину и показал, что в нем содержатся те же аденин, гуанин и цитозин, что и в тимусе. Но когда он поручил своему студенту из Италии Альфредо Асколи выделить четвертое основание, они наткнулись на обескураживающую пустоту. Вместо этого Асколи обнаружил в дрожжевом нуклеине другое основание[164]. Это оказался урацил, который получали в лаборатории из мочевой кислоты (отсюда его название), но который до этого не встречали в природе. В довершение головоломки, им не удалось извлечь урацил из нуклеина, получаемого из тимуса или поджелудочной железы.
Основания были наиболее показательными и увлекательными из этих «кирпичиков». Они были «химическим отпечатком пальцев» нуклеина, поскольку не встречались в белках, углеводах или жирах. Анализ оснований также указал на то, что нуклеин не был единым химическим веществом. Нуклеин, извлекаемый из поджелудочной или зобной железы – или других источников животного происхождения, таких как молоки лосося или красные клетки крови птиц, – всегда содержал аденин, гуанин, цитозин и тимин. Напротив, в дрожжевом нуклеине отсутствовал тимин, но вместо него содержался выявленный Асколи урацил, в придачу к уже знакомым аденину, гуанину и цитозину. А затем кто-то выделил «дрожжевой нуклеин» из пшеницы. Это было признано доказательством существования двух разных типов нуклеина – один уникален для животных тканей, другой – для растительных, их отличительной особенностью были, соответственно, тимин и урацил.
Коссель извлек и другие «строительные элементы» из продуктов, получаемых при кипячении нуклеина в воде или кислоте. Постоянной особенностью как «животного», так и «растительного» нуклеина[165] было высокое содержание фосфора – химическая странность, которая изначально заставила Мишера понять, что перед ним не белок. Это был признак того, что фосфатная группа каким-то образом включена в молекулу нуклеина.
Из экспериментов Косселя следовал еще один дразнящий и неоднозначный намек. После удаления оснований и фосфата от экстракта дрожжевого нуклеина оставался своеобразный, почти резиноподобный осадок. Он не поддавался точному анализу, но мог восстанавливать определенные соли железа. Эта реакция служила отличительным признаком[166] пентозных сахаров, которые имеют пятиугольную кольцевую структуру (гексозные сахара, такие как глюкоза, обладают шестиугольной структурой). К этому же выводу[167] пришел Олоф Хаммарстен в Уппсале, который также обнаружил, что этот сахар не соответствует ни одной из известных пентоз. Оказалось, что животный нуклеин содержит сахар, который отличается от неуловимой пентозы дрожжевого нуклеина и поймать который еще труднее; согласно первым предположениям это могла быть гексоза.
На тот момент ничто из этого не давало никаких зацепок относительно того, каким образом фосфаты, сахара и основания могли быть скреплены для образования нуклеина – или может ли его структура обладать какой-либо биологической значимостью.
Тем временем в химии ядра незаметно наступила новая эра. Рихард Альтман, профессор анатомии в Лейпциге, переименовал нуклеин в нуклеиновую кислоту[168], чтобы указать как на ее источник, так и на ее химические свойства. Он назвал ее Nucleinsäure, что переводится как «нуклеиновая кислота».
Вскоре в биохимический язык вошли такие понятия, как «тимусная нуклеиновая кислота» и «дрожжевая нуклеиновая кислота». Вскоре был введен термин «тимонуклеиновая кислота», который слетал с языка так легко, что оставался общеупотребительным до начала 1950-х годов, когда загадка этих неуловимых сахаров давно была решена и появилось куда более громкое и химически точное имя.
Форма грядущегоОснования подразделяются на две группы – пиримидины и пурины. Пиримидины проще – они построены вокруг шестиугольного остова – пиримидинового кольца, – состоящего из атомов углерода (C) и азота (N). Цитозин, тимин и урацил являются пиримидинами. Пурины сложнее, они состоят из пиримидинового кольца с прикрепленным сбоку пятиугольником из N и C. Аденин и гуанин являются пуринами.
Эти основания изображены ниже на рисунке 6.2, которым мы воздаем оскорбительно малую дань тяжелому труду команды Косселя и других ученых, бившихся над поиском их структуры. Найти новое вещество – которое могло характеризоваться новым сочетанием свойств, таких как точка плавления или растворимость – было лишь полдела. В то время формы молекул возникали в умах химиков, начинавших с химической формулы и учитывавших количество связей, которые каждый атом мог иметь с другими атомами: всего одна для водорода (H), две для кислорода (O), три для азота (N) и четыре для углерода (C). Правдоподобная структура соединяет все возможные связи, ни одна из которых не остается висящей в воздухе – в чем можно убедиться, если посмотреть на тимин. Могут потребоваться сотни или тысячи вариантов, прежде чем бессмысленный набор букв сложится в четкую форму (пять C, шесть H и пара N и O, в случае тимина).
Теоретические структуры Косселя были позднее подтверждены следующим поколением химиков-новаторов при помощи рентгеновских снимков кристаллов оснований. Эта технология позволила точно определить каждый атом в молекуле, и их расположение совпало почти так же точно, как если бы они были обведены на
