«ДНК, как и магнитофонная запись, несет в себе сообщение, в котором содержатся конкретные инструкции для выполнения работы».
Артур Корнберг
Артур Корнберг – американский биохимик, лауреат Нобелевской премии по физиологии или медицине 1959 года «за открытие механизмов биосинтеза РНК и ДНК» (совместно с Северо Очоа).
Образование, степени, звания и работа
Артур Корнберг родился в Нью-Йорке и получал начальное и среднее образование в государственных школах.
1937 год. Корнберг получил степень бакалавра естественных наук в Городском колледже Нью-Йорка.
1941 год. Корнбергу присвоена степень доктора медицины в Рочестерском университете. После годичной стажировки по внутренним болезням он служил офицером в Службе общественного здравоохранения США, и с началом Второй мировой войны был направлен в качестве корабельного врача на военный корабль Береговой охраны США в Карибском море.
Служа на флоте, Корнберг опубликовал статью, посвященную лечению желтухи. Так совпало, что в это время глава Национальных институтов здоровья (NIH) Ролла Дайер был занят поиском средства от желтухи, свирепствовавшей в войсках. Дайер пригласил Корнберга с флота и отправил работать исследователем в Лабораторию питания NIH в Бетесде, штат Мэриленд.
1946 год. Корнберг прошел обучение по энзимологии у профессора Северо Очоа в Нью-Йоркском университете.
1947 год. Корнберг стажировался у Карла и Герти Кори (лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине 1947 года) в школе медицины Вашингтонского университета в Сент-Луисе, где изучал ферменты метаболизма нуклеотидных коферментов. Надо сказать, что в то время лаборатория Кори была наилучшим местом для проведения биохимических исследований.
По возвращении в Бетесду Корнберг организовал и возглавил секцию ферментов.
1953-1959 годы. Корнберг был профессором и заведующим кафедрой микробиологии школы медицины Вашингтонского университета в Сент-Луисе, штат Миссури.
1959 год. Корнберг организовал кафедру биохимии Медицинской школы Стэнфордского университета, оставаясь ее председателем до 1969 года, а затем профессором.
За свою академическую карьеру он занимал пост председателя департамента, комитетов медицинской школы и университетов, президента Американского общества биологической химии (1965), а также участвовал в работе консультативных советов и научных советов многочисленных университетов, государственных и промышленных исследовательских организаций. Он стал основателем Научно-исследовательского института молекулярной и клеточной биологии DNAX (подразделение Schering-Plough, Inc.). Корнберг был членом научно-консультативных советов компаний Regeneron Pharmaceuticals, Inc., Maxygen и XOMA Corp., а также членом совета директоров XOMA Corp.
Среди его наград – членство в Национальной академии наук, Королевском обществе, Американском философском обществе, ряд почетных степеней, Нобелевская премия по физиологии и медицине (1959), Национальная медаль науки (1979), Премия Космического клуба (1995) и другие медали и награды.
Основные научные достижения
Начиная с ранних исследований механизмов ферментативного синтеза коферментов и неорганического пирофосфата, Артур Корнберг распространил свой интерес на биосинтез нуклеиновых кислот, особенно ДНК. После выяснения ключевых этапов синтеза пиримидиновых и пуриновых нуклеотидов, включая открытие PRPP в качестве промежуточного соединения, он нашел фермент, который собирает строительные блоки в ДНК, названный ДНК-полимеразой. Этот повсеместно распространенный класс ферментов создает генетически точную ДНК и необходим для репликации, восстановления и перестройки ДНК. Им были открыты многие другие ферменты метаболизма ДНК, ответственные за начало и удлинение цепей ДНК и хромосом. Эти ферменты легли в основу открытия рекомбинантной ДНК.
В Сент-Луисе Артур Корнберг исследовал метаболизм нуклеотидов, которые стали предпосылкой для решения проблемы синтеза ДНК in vitro. Они позволили ему создать дезокситимидинтрифосфат (дТТФ), меченый изотопом углерода-14, вооружившись которым, Корнберг изучал синтез ДНК в экстрактах, полученных из E. coli. Первый незначительный, но многообещающий успех был опубликован в виде «краткого объявления» в 1956 году, где было написано: «Для полимеризации дТТФ необходимы АТФ, устойчивый к нагреванию фрагмент (или фрагменты) ДНК, временно называемый затравкой, и две фракции ферментов». Одна из фракций ферментов содержала ДНК-полимеразу, а другая — смесь нуклеаз и нуклеотид-киназ. Они расщепляли добавленную ДНК до мононуклеотидов и перерабатывали их в три недостающих дезоксинуклеотидтрифосфата — предшественников ДНК. Отсюда и потребность в АТФ, как источнике энергии.Прогресс в исследованиях лаборатории Корнберга свершился в течение одного года и ознаменовался выделением ДНК-полимеразы I и четырех дезоксинуклеотидтрифосфатов. Особая важность этого достижения зачастую недооценивается. В двух статьях, опубликованных в 1958 году в Journal of Biological Chemistry (JBC), научные сотрудники лаборатории Корнберга не только впервые описали синтез трех остальных дНТФ, но и продемонстрировали впервые, что 5’-трифосфаты фактически являются предшественниками в синтезе ДНК. И еще одно открытие заключалось в том, что значительный синтез ДНК требовал добавления всех четырех дНТФ.
После этого успеха Корнберг не стал почивать на лаврах, а продолжил синтезы ДНК – и получил in vitro ДНК с генетической активностью – точно такую, как и в наших клетках. Сама основа жизни была создана искусственно человеком.
В 90-е годы ХХ века Корнберг переключил фокус своих исследований с репликации ДНК на неорганический полифосфат (поли Р), забытый и долгое время считавшийся «молекулярным ископаемым». Корнберг обнаружил у поли Р множество важных функций, включая реакцию на стрессы, а также факторы, ответственные за подвижность и вирулентность у некоторых основных патогенов.
Работы Артура Корнберга по исследованию синтеза ДНК представляют собой ярчайший пример того, как чисто научный интерес, простое стремление понять, как работают клеточные механизмы и как они могут быть собраны в пробирке, привели к невероятному техническому прорыву.
Литература:
- Нобелевские лауреаты по литературе, медицине, химии, физике, экономике и мира с 1901 по 2016 год
- www.nobelprize.org (Электронный ресурс)
- www.britannica.com (Электронный ресурс)
- Peter M. Burgers. (2007). Arthur Kornberg (1918–2007). Molecular Cell. 28, 530-532.
