Содержание статьи
    Также по теме

    КРИК, ФРЕНСИС ХАРРИ КОМПТОН

    КРИК, ФРЕНСИС ХАРРИ КОМПТОН (Crick, Francis Harry Compton), (1916–2004) (США). Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1962 (совместно с Дж.Уотсоном и М.Уилкинсом).

    Родился 8 июня 1916 в Нортхемптоне, Англия, старший ребенок в семье Гарри Крика и Энни Элизабет. Его брат А.Ф.Крик стал врачом и работал в Новой Зеландии. Крик получил образование в начальной школе Нортхемптона, а также в школе Милл Хилл в Лондоне. Изучал физику в колледже Лондонского университета, где получил степень бакалавра в 1937, но работа над докторской диссертацией была прервана началом войны (1939). В военные годы Крик работал на Британское адмиралтейство, участвовал в разработке магнитных и акустических мин.

    В 1946 Крик прочел книгу Шрёдингера (Нобелевская премия по физике, 1933) Что такое жизнь с точки зрения физики? Взгляды Шрёденгера произвели на Крика такое впечатление, что он решил оставить физические исследования и заняться биологией. До этого он не изучал биологию, не был основательно знаком и с органической химией, тем более с кристаллографией, так что последующие годы он потратил на изучение этих предметов.

    В 1947 Крик оставил Адмиралтейство, но прежде занялся общей теорией дифракции рентгеновскихх лучей спиральными структурами и одновременно с Л.Полингом (Нобелевские премии по химии, 1954, и мира, 1962) предположил, что дифракционная картина альфа-кератина определялась альфа-спиралями, обернутыми одна вокруг другой.

    На стипендию Совета по медицинским исследованиям и при финансовой поддержке семьи Крик отправился в Кембридж работать в Научно-исследовательской лаборатории. В 1949 он присоединился к группе ученых, созданной Советом по медицинским исследованиям и возглавляемой М.Перуцем (Нобелевская премия по химии, 1962) в Кавендишской лаборатории в Кембридже. В 1950 Крик повторно стал аспирантом, на этот раз в колледже Каиус в Кембридже и в 1954 получил докторскую степень за диссертацию, посвященную дифракции рентгеновских лучей в полипептидах и белках.

    В 1953–1954 Крик принял участие в проекте исследования структуры белка в Бруклинском политехническом институте в Нью-Йорке. Дважды читал лекции в Гарвардском университете в качестве приглашенного профессора и посетил многие другие лаборатории в США.

    В 1951он познакомился с Уотсоном и вместе они в 1953 обратились к анализу структуры ДНК.

    Еще в 1868 швейцарский патологоанатом Иоган Фридрих Мишер (Johan Friedrich Miescher, 1811-1887) выделил из клеточного ядра новое вещество, которое он назвал нуклеином (лат. nucleus – ядро), о чем сообщил в 1869 (подробные данные были опубликованы в 1890, уже после смерти Мишера).

    Термин «нуклеиновые кислоты» был предложен немцем Рихардом Альтманом (Richard Altmann, 1852–1901) в 1889, он же разработал первый удобный и общий способ выделения нуклеиновых кислот, свободных от белковых примесей.

    В 1891 Альбрехт Коссель (Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1910) установил, что в продуктах кислотного гидролиза нуклеиновой кислоты находятся фосфорная кислота, аденин, гуанин и некие углеводы. Природа этих углеводов, рибозы и дезоксирибозы, была выяснена лишь к 1929.

    Ф.А.Т.Левин (Ph.A.Th.Levene) в 1909 показал, что в состав нуклеиновых кислот входят гуанин, аденин, урацил и цитозин.

    Первый нуклеотид, входящий в состав рибонуклеиновых кислот, был выделен в 1893 Хаммарстеном (O.Hammarsten) Первые нуклеозиды, т.е. соединения углеводов с нуклеиновыми основаниями, были обнаружены в природе Левином и У.A.Джейкобсом (W.A.Jacobs) в начале 20 в.

    Нуклеиновые кислоты не привлекали внимание исследователей до тех пор, пока в 1940 Торнбьёрн Касперссон (Tornbjörn Caspersson) (Швеция) и Ж.Л.Браше (J.L.Brachet) (Бельгия) не предположили, что рибонуклеиновые кислоты необходимы для синтеза белка в клетке. В 1944 Освальд Теодор Эйвери (Oswald Theodore Avery, 1877–1955) с сотрудниками (США) показали, что генетический материал состоит из ДНК.

    Это определило интерес к нуклеиновым кислотам А.Тодда (Нобелевский лауреат по химии, 1957), который вместе с другим английским химиком Д.М.Брауном (D.M.Brown) предложил основную схему строения рибонуклеиновых кислот, согласно котороой нуклеозидные единицы соединены повторяющимися фосфодиэфирными связями между 3' и 5'-гидроксильными группами соседних нуклеозидов. Руководствуясь предложенной схемой, он впервые синтезировал в 1957динуклеотид.

    Далее Джордж Уэллс Бидл (George Wells Beadle, 1903–1989) и Эдуард Лаури Тейтем – (Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1958) сформулировали концепцию «один ген – один белок». Был расшифрован генетический код (Роберт У.Холли – Robert W.Holley, 1922–1993, Корана и Маршалл У.Ниренберг, Нобелевская премия, 1968).

    В 1938 Уильям Т.Астбери (William Т.Astbury) известный тем, что ввел в научный обиход термин «молекулярная биология» и Флориан Белл (Florian Bell) поняли, что в молекуле ДНК плоскости азотистых оснований должны располагаться параллельно друг другу, одно основание над другим. В 1950 американец Э.Чаргафф (E.Chargaff) показал, что количество аденина в молекуле ДНК равно количеству тимина, а количество гуанина – количеству цитозина. Таким образом, были известны все компоненты молекулы ДНК и многое об их взаимоотношениях, оставалось сделать логическое усилие и свести эти детали воедино так, чтобы получилась структурная формула ДНК.

    Наибольшими шансами на успех обладал американец Л.Полинг. В начале 1950-х Полинг сосредоточил свое внимание на дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) и опубликовал статью, в которой представил ее структуру в виде тройной спирали.

    Для правильного решения проблемы ему не хватало высококачественных рентгенограмм молекулы ДНК. Еще в 1913–1914 англичане, отец и сын Уильям Генри Брэгг и Уильям Лоренс Брэгг (Нобелевские лауреаты по физике, 1915) создали метод рентгеноструктурного анализа, суть которого состояла в том, что любое вещество в кристаллической форме может быть подвергнуто воздействию рентгеновских лучей (под определенным углом), а полученная рентгенограмма позволяет судить о структуре молекулы.

    Такие рентгенограммы для молекулы ДНК были получены Р.Франклин (R.Franklin, 1921–1958) в Кингс-коледже Лондонского университета. Анализируя их, руководитель работ М.Уилкинс представлял себе молекулу ДНК в виде двойной или тройной спирали, состоящей из молекул сахара (дезоксирибозы) и остатков фосфорной кислоты, однако они не укладывались в спираль, поэтому структурную формулу ДНК никак не удавалось построить.

    Крик заинтересовался решением проблемы. Препятствием было то, что группа Перуца (Нобелевская премия по химии за 1962), к которой принадлежал Крик, занимались белками, а не ДНК, поэтому интерес Крика оставался чисто теоретическим до его встречи с Дж. Уотсоном, приехавшим в Кембридж.

    Быстро наладив сотрудничество, они в течение 1951–1953-х упорно искали решение. Построив из проволоки двойную спираль выше человеческого роста, они пытались уложить в нее азотистые основания, скрепленные водородными связями. Решение пришло, когда американский кристаллограф, работавший в той же лаборатории, подсказал Уотсону, что он напрасно верит учебникам и пытается оперировать азотистыми основаниями в енольной, а не в кетонной форме.

    Входящие в состав ДНК гуанин, цитозин и тимин (но не аденин) имеют на периферии их циклов атомы кислорода и ряд двойных связей. Эти двойные связи могут перемещаться в молекуле так, что периферийные атомы кислорода будут или связаны двойной связью, или простой. Форма с двойной связью при кислороде будет кетонной, а с простой – енольной. Обычно раньше рассматривали только вторую, но она не способна к реализации комплементарной структуры с водородными связями в парах аденин – тимин и гуанин – цитозин.

    На самом деле указанные 3 нуклеиновых основания существуют в кетоннойформе, с двойными связями у атомов кислорода. Но именно такие формы и могут давать комплементарные пары счет водородных связей между ними.