Дмитрий Складнев - Что может биотехнология?

Началось все еще в прошлом веке, когда никому не известный швейцарский врач Ф. Мишер опубликовал в 1871 г. в берлинском «Журнале медицинской химии» свою знаменитую статью о выделении нуклеина из белых клеток крови больных. Слово это образовано от латинского «нукс» — ядро ореха, а окончание «-ин» подразумевало, что он содержит азот, то есть относился к азотистым веществам, подобно белкам.

В 1879 г. на нуклеин Мишера обратил внимание крупный немецкий химик К. Альбрехт Коссел, которого было бы вернее назвать биохимиком. Коссел выяснил причину подагры («боли в ногах» в дословном переводе), которая возникает в результате отложения в суставах нуклеина. Он открыл в нуклеине вещество желтого цвета, производное мочевой кислоты. Оказалось, что это гуанин, впервые выделенный в 1858 г. А. Штрекером из перуанского гуано — помета птиц, ценного азотного удобрения.

Коссел также выделил из клеток тимусной железы тимин и аденин. Названия эти образованы от греческих слов, поэтому имеет смысл пояснить их. Железу греки называли «аден», что означало «плотный», «твердый» (обычно речь идет о лимфатических железках, которые при воспалении вспухают и твердеют; многим, наверное, приходилось слышать об операции удаления аденоидов, то есть ненормально разросшихся железок в носоглотке).

Обычно нуклеин выделяли из тимусной железы бычков. Тимус, или зобная железа, представляет собой огромное скопление лимфоцитов. Поэтому тимус называют еще главной железой иммунной системы, поскольку лимфоциты защищают нас от инфекционных болезней. Тимус называют еще и вилочковой железой, потому что он очень похож по форме на «вилочку» соцветия тимьяна, или чабреца. Так тимин получил свое название.

Потом из клеток тимусной железы выделили четвертое соединение. Поскольку по-гречески клетка «цитос», то оно получило название «цитозин». Так завершилось выделение четырех азотсодержащих веществ, входящих в состав нуклеина. В 1910 г. Косселу за его открытия вручили Нобелевскую премию по медицине.

Коссел считал, что нуклеин построен из четырех выделенных им веществ — тетрады: аденина (А), гуанина (Г), цитозина (Ц) и тимина (Т). Кроме многих упомянутых выше открытий у Коссела было еще одно, не менее важное. В Берне он «открыл» русского химика, тоже занимавшегося нуклеином. Левен установил, что нуклеин, кроме тетрады А, Г, Ц и Т, содержит вдобавок к фосфорной кислоте еще и сахар дезоксирибозу, то есть «рибозу без кислорода».

Рибозу поначалу получил синтетическим путем немецкий химик Э. Фишер, удостоенный за изучение Сахаров Нобелевской премии по химии в 1902 г. Когда Фишер исследовал строение рибозы, он увидел, что она очень похожа на сахар арабинозу, выделенный из гуммиарабика («арабской смолки», добываемой из эфироносов Арабского Востока). «Переделав» несколько название арабинозы, Фишер получил рибозу.

Рибоза представляет собой 5-членный сахар, в состав молекулы которого входит пять атомов углерода. В 1909 г. Ф. Левену удалось выделить рибозу при изучении нуклеина. На выделение дезоксирибозы у него ушло еще двадцать лет! Так он впервые установил строение мономеров, из сочетания которых построен нуклеин, или, как уже тогда стали говорить, нуклеиновые кислоты. На первом месте в нуклеотиде стоит азотистое основание А,Г,Ц,Т, за ним следует сахар дезоксирибоза, и все это замыкается фосфорной кислотой, которая и придает нуклеину кислотные свойства.

Левен придерживался тетрадной точки зрения Коссела на строение нуклеиновой кислоты. Он считал, что четверки нуклеотидов монотонно повторяются по ходу нуклеиновой кислоты, и это ни о чем не говорит. К сожалению, такой взгляд значительно затормозил весь ход последующих событий. Авторитет Коссела и Левена оказал в данном случае плохую услугу развитию науки.

С ними обоими был категорически не согласен Роберт Фельген (он родился в 1884 г. в семье рабочего-текстильщика и сызмальства был приобщен, таким образом, к миру красок). В 1905 г. Фельген окончил медицинский факультет университета в г. Фрайбурге (там в свое время учился наш Ломоносов), после чего работал в госпитале приморского Киля, где написал диссертацию, посвященную лечению подагры, развивающейся, как уже говорилось, в результате отложения нуклеина в, суставах ног. Затем он перебирается в Физиологический институт, в Берлине, где работает в отделе, руководимом известным химиком Г. Штойделем.

Здесь Фельген улучшает метод шефа по выделению тимусной нуклеиновой кислоты, в которой больше не остается следов белка. После этого он сделал самое большое свое открытие: в 1914 г. он научился красить тимусную нуклеиновую кислоту с помощью особого красителя. При этом ядерная нуклеиновая кислота окрашивалась в интенсивно розовый цвет. Дрожжевая, или цитоплазмическая, нуклеиновая кислота не окрашивалась методом Фельгена, поэтому он назвал свой метод нуклеарной, или ядерной, реакцией. Такая — избирательность происходила из-за различия химического строения рибозы и дезоксирибозы.