Клуг (Klug), Аарон

Известные химики / Клуг (Klug), Аарон

Английский физик и специалист по молекулярной биологии Аарон Клуг родился в Желвасе (Литва), в семье торговца скотом Лазаря Клуга и Беллы (Силиной) Клуг. Когда Аарону было два года, Клуги переехали в Дурбан (Южная Африка), куда семья его матери эмигрировала в начале века. С 1937 по 1941 г. Клуг учился в дурбанской средней школе. Именно в этот период у будущего ученого родился интерес к науке, особенно после того, как он прочитал книгу американского писателя Поля де Крайфа «Охотники за микробами».

Поступив в 1942 г. в Витватерсрандский университет в Йоханнесбурге, Клуг стал посещать подготовительный курс по медицине, а также занятия по биохимии, физике и математике. К тому времени, когда в 1945 г. он окончил университет, получив степень бакалавра естественных наук, его интересы уже четко определились: Клуг выбрал физику. Занимаясь в Кейптаунском университете на выделенную ему стипендию, он изучил у одного из своих учителей, Р.У. Джеймса, метод рентгеновской кристаллографии. Этот метод, разработанный У.Л. Брэггом и У.Г. Брэггом, заключается в том, что на фотографической пластинке отображаются картины, образующиеся при прохождении пучка рентгеновских лучей через кристалл. Поскольку рентгеновские лучи при этом характерным образом отклоняются, по возникающему рисунку можно судить о расположении атомов внутри кристалла. Получив в 1946 г. степень магистра естественных наук, Клуг остался в Кейптаунском университете, чтобы продолжить свою работу с Джеймсом над изучением органических соединений с помощью дифракции рентгеновских лучей. «В течение этого времени, – вспоминал он позднее, – у меня возник серьезный интерес к структуре материи и к тому, как она возникла».

Стипендия, учрежденная Британской выставкой 1851 г., и субсидия на проведение научных исследований, полученная от Тринити-колледжа Кембриджского университета, позволили Клугу в 1949 г. переехать в Англию. Клуг подал заявление на место исследователя в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, чтобы в сотрудничестве с Максом Перуцем и Джоном К. Кендрю работать над установлением структуры белковых молекул с помощью метода рентгеновской кристаллографии. Однако в Кавендишской лаборатории не было свободных мест, и Клуг под руководством Д.Р. Хартри начал изучать молекулярную структуру стали. За эту работу он в 1952 г. получил докторскую степень.

Перейдя в отдел коллоидной химии Кембриджского университета, Клуг в течение всего 1953 г. исследовал биофизические процессы, в ходе которых кислород и диоксид углерода обмениваются в гемоглобине. Эти исследования усилили интерес ученого к рентгеновскому анализу биологических молекул, и к концу следующего года он получил стипендию Наффилда для работы в Бербекском колледже в Лондоне под руководством Дж.Д. Бернала, бывшего преподавателя Перуца в Кембриджском университете. Очень недолгое время Клуг изучал белковую рибонуклеазу. За время этой работы он познакомился с Розалиндой Франклин, чье исследование по рентгеновскому анализу дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) помогло в свое время Фрэнсису Крику и Джеймсу Д. Уотсону установить структуру (двойную спираль) этой сложной молекулы.

Франклин незадолго до этого приступила к исследованию вируса табачной мозаики, который поражает листья табака. Несмотря на то, что об этом вирусе было многое известно – особенно благодаря работе, проведенной ранее Джоном Х. Нортропом и Уэнделлом М. Стэнли, – его молекулярная структура все еще оставалась неясной. Полученные Франклин рентгеновские изображения, в которых Клуг хотя и с трудом, но все-таки сумел различить следы изогнутых наслоений, вызвали у ученого большой интерес, и он подключился к этой работе. После смерти Франклин в 1958 г. он стал руководителем научно-исследовательской группы по изучению структуры вируса в Бербекском колледже. Четыре года спустя Клуг принял предложение Крика вернуться в Кембриджский университет, на этот раз в качестве члена Совета по медицинским исследованиям молекулярной биологии. За короткое время Клуг установил, что вирус табачной мозаики представляет собой широкую спиралевидную структуру с повторяющимися фрагментами белка, причем генетический материал располагается вдоль внутренней поверхности белка.

В этот же период времени Клуг и его коллеги исследовали вирусы, вызывающие полиомиелит. Считалось, что они имеют сферическую форму, но их точная структура установлена не была. Опираясь на свои знания физики и рентгеновского анализа, Клуг разработал метод, называемый кристаллографической электронной микроскопией, при котором изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, подвергается дифракции лазерным излучением. Получаемую в результате картину можно затем расшифровать и установить структуру анализируемого объекта.

Этот метод «вооружил» Клуга не только новым техническим подходом, но и определил процедуру проведения исследований, которые связывают воедино клеточную и молекулярную организации. Он мог теперь изучать сложную биологическую систему, сначала вычленив ее из клетки, затем получив подробную картину путем рентгеновского и химического анализов и, наконец, создав полное изображение всего устройства с помощью электронного микроскопа. В 1972 г. он начал применять эту последовательность при анализе хроматина, соединения гистонов (особых белков) и ДНК, которые образуют хромосомы высокоорганизованных организмов. В 1981 г. Клуг и его коллегам удалось доказать, что каждый из многих гистонов представляет собой похожую на обрубок цилиндрическую молекулу, вокруг которой скручен в витки участок неразорванной ДНК. Сами гистоны так туго свернуты в кольца, что одна-единственная нить ДНК человека длиной приблизительно в 2 метра укладывается в ядро клетки, диаметр которой меньше сотой доли миллиметра.

В 1982 г. Клугу была присуждена Нобелевская премия по химии «за разработку метода кристаллографической электронной микроскопии и прояснение структуры биологически важных комплексов нуклеиновая кислота – белок». Во вступительном слове от имени Шведской королевской академии наук Б.Г. Мельстрем заявил, что осуществленное Клугом «изучение вирусов выявило важный биологический принцип, согласно которому сложные молекулярные совокупности в клетках формируются спонтанно из своих компонентов. Исследование хроматина дало ключ к структурному контролированию прочтения генетической информации, заложенной в ДНК. В долгосрочной перспективе оно, безусловно, будет иметь решающее значение для понимания природы рака».

С 1978 г. Клуг становится одним из руководителей лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований в Кембридже. Здесь он продолжает вести научную работу, сохраняя верность ранее избранной теме. Исследования Клуга, равно как и информация о результатах, полученных другими учеными, применяющими его методы, в значительной мере проясняют процессы, происходящие внутри живых клеток. Клуг поглощен научной работой, много сил у него отнимают и административные обязанности. Однако он старается как можно больше времени отдавать преподавательской работе. Небольшого роста, худощавый, обладающий острым интеллектом, Клуг необыкновенно популярен в кругу своих студентов и коллег.

В 1949 г. ученый женился на Лайбе Броубау. У супругов два сына.

Помимо Нобелевской премии, Клуг удостоен почетных степеней Колумбийского, Чикагского, Страсбургского и Стокгольмского университетов. Он также награжден премией доктора Х. П. Хейнекена Нидерландской королевской академии наук и искусств (1979) и премией Луизы Гросс-Хорвиц Колумбийского университета (1981). Клуг – член Лондонского королевского общества и почетный иностранный член Американской академии наук и искусств.

      Информация о химии

      Rn — Радон

      РАДОН (лат. Radon), Rn, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 86, атомная масса 222,0176, относится к инертным, или благородным, газам. Свойства: радиоактивен. Наиболее устойчивый изотоп 222Rn (перио ...

      Форма микролинз контролируется уровнем pH

      Исследователи из Китая использовали обычный белок для создания оптических линз, диаметр которых составляет десятые доли микрометра. Фокусировка таких линз может изменяться просто за счет изменения значения pH окружающей среды. Ис ...

      Мичерлих (Mitscherlich), Эйльгард

      Немецкий химик Эйльгард Мичерлих родился в семье пастора небольшого селения Нёйенде на севере Германии. В 1811–1813 гг. он учился в Гейдельбергском и Парижском университетах, где изучал историю и культуру народов Востока. В ...