С выбором Нобелевского комитета, присудившего премию по химии за исследования зеленого флуоресцентного белка, согласны далеко не все

Критики недоумевают, почему одни ученые попали в списки лауреатов, а другие, чей вклад в открытие был ничуть не меньше, нет

Уже в который раз премия по химии присуждается ученым, один из которых - классический биолог, а двое других скорее молекулярные биологи, чем химики. И в который уже раз решение Нобелевского комитета вызывает шквал критики исследовательского сообщества. Российские ученые, к примеру, убеждены, что в наградном списке должен был оказаться именно наш соотечественник.

Неживой, но светится

Итак, работающий в США японец Осаму Симомура (Лаборатория морской биологии штата Массачусетс) и американцы Мартин Чалфи (Колумбийский университет, Нью-Йорк) и Роджер Тсиен (Калифорнийский университет, Сан-Диего) получили Нобелевскую премию по химии 2008 года за открытие и применение различных форм флуоресцентного белка. Главным из них является обнаруженный еще в 1962 году белок медузы Aequo­rea vic­toria (белок GFP - green fluorescent protein), который светится зеленым после облучения его светом с определенной длиной волны.

Флуоресценция - это кратковременное свечение вещества, возникающее после какого-либо возбуждения, например светом или радиоактивным излучением (в отечественной литературе, впрочем, вместо термина "флуоресценция" - от названия минерала флюорит, часто используют термин "люминесценция": от лат. luminis - "свет"). Простейшим примером флуоресценции является свечение гнилушек и светлячков, а также экрана телевизора, светящегося после бомбардировки электронами. Флуоресценция возникает из-за того, что молекула вещества поглощает свет и переходит в так называемое возбужденное состояние, из которого, естественно, после прекращения облучения стремится вернуться в привычное невозбужденное положение. Для этого молекула испускает свет, но уже другой длины волны - то есть иного цвета.

Общеизвестно, что для получения Нобелевской премии нужно жить долго. Белок GFP открыл Осаму Симомура, которому в этом году исполняется 80 лет. Еще в середине 50-х годов прошлого века он начал работать ассистентом в Нагойском университете и изучать механизм свечения некоторых моллюсков. Точнее, даже не самих моллюсков, а их останков, которые светятся после обработки обычной водой. Этой непростой задачей занимались в то время уже несколько коллективов американских биологов, но совершенно безуспешно. Однако в 1956 году Симомура выделил из останков моллюска Cypridina белок, светящийся почти в 40 тысяч раз ярче, чем исходный моллюск.

По результатам этой работы Симомуре присудили степень доктора философии (примерно соответствует нашей кандидатской), после чего, уже на западном побережье США, он выбрал себе другой объект исследований - медузу Aequorea victoria. Обработав десятки тысяч особей этого студнеобразного животного, он в 1962 году выделил тот самый белок GFP, который и принес ему Нобелевскую премию, а также постулировал, что этот белок содержит хромофорный (цветообразующий) центр. В отличие от уже известных белков для проявления биолюминесценции GFP не нуждался в каких-либо дополнительных веществах - его достаточно было только осветить ультрафиолетом или видимым синим светом.

Интим предлагать

Осаму Симомура

Продолжение истории зеленого белка последовало через 16 лет, когда на семинаре в Колумбийском университете о нем услышал Мартин Чалфи, занимавшийся тогда любимым объектом микробиологов - круглым червем Caernorhabditis elegans, прозрачным существом длиной миллиметр. Червяк состоит примерно из тысячи клеток, однако имеет мозг и несколько генов, совпадающих с человеческими. Чалфи сообразил, что белком GFP можно пометить различные клетки червя и следить за их функционированием "в режиме реального времени". Со временем Чалфи заставил классическую бактерию биохимиков Escherichia coli производить белок GFP в "товарных" количествах - исследователи получили прекрасный инструмент для изучения клеток живого, своеобразную метку, "фонарик", мерцание которого свидетельствовало об определенном процессе в клеточных структурах.

Флуоресцентный белок может стать маркером работы других белков организма. Например, если соединить ген GFP с геном, отвечающим за выработку инсулина в организме человека, зеленый «маячок» покажет, где именно и когда появляется инсулин

На этом этапе работу продолжил Роджер Тсиен из Калифорнийского университета, который определил структуру хромофорного центра белка и детальный механизм зеленого окрашивания (в таких случаях говорят даже об "интимном" механизме). Тсиен определил формулы всех 238 аминокислот, образующих хромофорный центр, и важную роль трех аминокислот под номерами 65-67 в проявлении флуоресценции. Именно в этой работе было наконец объяснено, как возникает этот эффект без участия других белков - в противоположность мнению многих других биохимиков об обязательности "кооперирования". Понимание "интимного" механизма позволило Тсиену модифицировать GFP таким образом, что флуоресценция стала значительно более продолжительной (обычно после прекращения облучения свечение довольно быстро затухает), и получить белки с флуоресценцией не только зеленого, но еще десятка цветов за исключением красного.

И тут на сцене появились российские ученые - Михаил Матц и Сергей Лукьянов. Впрочем, Матц работает сейчас профессором Техасского университета в городе Остин, но связанные с белком GFP открытия он сделал еще в России под руководством и в группе заведующего лабораторией в Институте биоорганической химии РАН Сергея Лукьянова. Вообще-то роль члена-корреспондента РАН Сергея Лукьянова недооценена Нобелевским комитетом при присуждении этой премии - им и его сотрудниками из коралловых полипов класса Anthozoa были выделены гены шести новых флуоресцентных белков, в том числе с красной флуоресценцией.

Эмоциональный комитет

Ген светящегося белка помещают в половую клетку круглого червя. Поскольку червь является гермафродитом, он оплодотворяет сам себя. Клетки получившегося в результате организма «помечены» флуоресцентным белком.

Впрочем, так происходит уже далеко не в первый раз. Нобелевские премии по литературе обсуждать смысла нет, выбор лауреатов по этой номинации - заведомая вкусовщина, но о вкусах действительно не спорят, и что из того, что о произведениях доброй половины литературных "нобелей" мало кто даже слышал. Другое дело - естественные науки, и здесь вроде бы должны действовать объективные критерии. Один из них - это частота упоминания данной работы или авторов в научной литературе. Уже давно замечено, что эта частота, определяемая по так называемому индексу цитируемости, очень хорошо коррелирует с решениями Нобелевского комитета, который, разумеется, этот параметр учитывает. Однако критики отмечают, что "индекс цитируемости" иногда дает серьезные сбои. Например, одним из самых высоких значений индекса в биохимии долгое время обладала статья, посвященная рецептуре так называемого буферного раствора, в котором очень удобно проводить эксперименты. Раствор оказался удачным, и с момента опубликования статьи многие ученые в своих работах обязательно ссылались на эту пионерскую статью. Любопытно, что разработчик рецептуры давно перестал заниматься наукой и, несомненно, не "наработал" на Нобелевскую премию, но его "индекс цитируемости" до сих пор очень высок.

В данном случае на решение Нобелевского комитета, вероятно, влияли другие факторы. Комитет назвал открытие метода флуоресценции белков революционным и "совершившим переворот" в биохимических исследованиях. Директор Института биоорганической химии РАН академик Вадим Иванов считает, что получившая премию работа чрезвычайно полезна для науки, а флуоресцентные метки дают уникальную возможность отслеживать судьбу очень большого числа компонентов клетки во время всей жизни живого существа - можно наблюдать химические процессы, как в настоящем кинофильме.

Белок GFP стал для исследователей своеобразной меткой, «фонариком», мерцание которого свидетельствует об определенном процессе в клеточных структурах.

До сих пор неясно, зачем природа снабдила живые существа структурами, способными светиться всеми цветами радуги, но само по себе это потрясающе красиво. И вряд ли Нобелевский комитет мог не учитывать этот чисто эмоциональный момент использования GFP. Академик Иванов не склонен считать, как некоторые другие биохимики, что флуоресцентные белки "недотягивают" до Нобелевской премии - мы ведь не знаем и узнаем лишь через полвека, какие конкуренты были у этой работы. Такова практика Нобелевского комитета - только через 50 лет после присуждения премии мировая общественность узнает, кто, когда и за какое исследование выдвинул кандидатов на высокое звание.

Исследователей GFP сравнивают с Кэрри Мюллисом, который в 1993 году получил Нобелевскую премию за открытие полимеразной цепной реакции. Эта реакция, давшая возможность получать в неограниченных количествах любые фрагменты наследственной молекулы ДНК, действительно произвела переворот в биохимии, и выбор комитета был безупречен. А что касается GFP - можно надеяться, что и в данном случае комитет назвал лучшую из представленных работ. Но именно представленных! Исполнительный директор Нобелевского фонда Михаэль Сульман в ответ на упрек в ангажированности комитета и недооценке роли российских ученых не раз заявлял, что многочисленные предложения о выдвижении кандидатов на премию, посылаемые в Российскую академию наук и ведущим ученым России, почти всегда остаются без ответа. И только из пресс-релиза Нобелевского комитета российская общественность узнала, например, о роли Сергея Лукьянова и его сотрудников в разработке "революционного метода использования флуоресцентных белков". Как это часто бывает в последнее время, мы узнаем о своих героях от иностранцев.