Крістіан Анфинсен

Фотографія Крістіан Анфинсен (photo Kristian Anfinsen)

Kristian Anfinsen

  • День народження: 26.03.1916 року
  • Вік: 79 років
  • Місце народження: Монессен, Пенсільванія, США
  • Дата смерті: 14.05.1995 року
  • Громадянство: США
  • Оригінальне ім’я: Крістіан Бемер Анфинсен
  • Original name: Christian Boehmer Anfinsen Jr.

Біографія

Американський біохімік Крістіан Бемер Анфинсен народився в Монессене (штат Пенсільванія), маленькому промисловому містечку поблизу Пітсбурга. Його батько, на честь якого він був названий, іммігрував до США з Норвегії, і мати, Софія Анфинсен (в дівоцтві Расмуссен), була теж за походженням норвежкой. По закінченні місцевої школи А. поступив в Свортмор-коледж, де в 1937 р. йому було присвоєно ступінь бакалавра. Потім він вивчав органічну хімію у Пенсільванському університеті, одночасно виконуючи обов’язки помічника викладача з даного предмету. У 1939 р. він отримав ступінь магістра наук, а наступного року переходить у Карлсбергскую лабораторію в Копенгагені (Данія) як стипендіат Американо-Скандинавського фонду.

Повернувшись до 1940 р. у США, А. отримує стипендію в Гарвардському університеті. Три роки потому там же йому присуджується ступінь доктора з біохімії, і він стає викладачем факультету біологічної хімії в Гарвардській медичній школі в Бостоні. В 1944…1946 рр. він служить на цивільному положенні в Управлінні науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт США. Протягом академічного 1947/48 р. він був молодшим дослідником Американського онкологічного товариства при біохімічному відділенні Нобелівського інституту в Швеції, де працював під керівництвом А. Хуго Теорелля. Після повернення в США А. став ад’юнкт-професором у Гарварді, але в наприкінці року залишає цей пост і очолює лабораторію клітинної фізіології при Національному кардіологічному інституті, який входить до складу Національної ради охорони здоров’я (НСЗ) у Бетезда (штат Меріленд).

У докторській дисертації А. описав свої дослідження по розробці методів вимірювання активності ферментів, що знаходяться в сітківці ока. Ферменти – це ланцюжки амінокислот, керуючих хімічними реакціями в живих організмах. Так як ферменти більшою мірою каталітичні, а не структурні білки (аналогічні м’язовим білкам), то вони керують реакціями, самі не вступаючи в них. Коли А. приступив до цієї роботи, було відомо, що ланцюжок з амінокислот скручена в тривимірну сферичну форму. Передбачалося, що кожен тип білка скручений, хоча й невідомо, яким чином, і приймає певну, тільки для нього характерну форму, яка пов’язана з його функцією. Однак ніхто ще не визначив повну аминокислотную послідовність якого-небудь ферменту і нічого не знав про те, як ферменти контролюють величезний набір відомих біохімічних реакцій.

А. вважав, що для розуміння взаємозв’язку структури і функції ферментів необхідно вивчити процес їх збирання в живих організмах. У середині 40-х рр. він і його колега Девід Штейнберг почали досліджувати процес включення амінокислот, мічених ізотопами, у білки. Раніше Фредерік Сенгер в Кембріджському університеті в Англії визначив послідовність з 51-ї амінокислоти білка інсуліну. Застосувавши методи Сенгера у своїх дослідженнях, А. припустив, що якщо він синтезує ланцюжок амінокислот, приєднуючи їх одну за одною, і буде вимірювати її активність після кожної стадії, то він зможе точно визначити взаємозв’язок між властивостями ферменту і амінокислотною послідовністю. Для своїх досліджень він обрав рибонуклеазу бика – фермент, що складається з 124 амінокислот і що синтезується в підшлунковій залозі. Розщеплюючи нуклеотидну ланцюжком рибонуклеїнової кислоти (РНК) в їжі, рибонуклеаза робить можливим повторне використання в організмі компонентів цього ланцюжка.

Майже в той же самий час дослідна група Рокфеллерівського інституту (нині Рокфеллерівський університет), очолювана Станфордом Муром і Вільямом Х. Стайном, приступила до роботи над аналогічною проблемою. Незабаром А. зрозумів, що ця група може визначити аминокислотную послідовність ферменту раніше, ніж це зробить він сам.

Присудження Рокфеллерівської премії дозволило А. взяти відпустку в НСЗ і провести академічний 1954/55 р. в Карлсбергской лабораторії, працюючи під керівництвом Кая Линдерстрема-Ланга. Будучи физикохимиком, Линдерстрем-Ланг допоміг А. у вивченні ферментів, «позбавивши ці органічні сполуки, – як писав згодом сам А. – ці великі некристалічні макромолекули, завіси таємничості». Плануючи спочатку зайнятися тільки синтезом ферменту, він тим не менше вирішив приступити до вивчення всієї молекули рибонуклеазы, спостерігаючи за нею в різних умовах.

У той час було відомо, що білки денатурують (втрачають свою активність) в різних хімічних умовах. Денатурація спостерігається, коли сили, що підтримують ланцюжок з амінокислот (первинна структура) певної, щільно упакованої конфігурації (третинна структура), руйнуються, переводячи білки в стан неупорядкованого клубка. Одним з факторів, що підтримують третинну структуру, є наявність дисульфідних зв’язків-містків, які утворюються між сірковмісними амінокислотами-цистинами. А. частково розкрутив рибо-нуклеазу, денатурируя її і хімічно руйнуючи в ній містяться чотири дисульфідні зв’язки, для отримання єдиною хаотично скрученої (і тому неактивній) ланцюжка амінокислот. Потім він виявив, що, коли цю неупорядковану структуру переводять в хімічну середу, нагадує ту, в якій рибонуклеаза знаходиться в організмі, первісна активна третинна структура поступово відновлюється.

До 1962 р. А. завершив фізико-хімічне дослідження, яке продемонструвало його «термодинамічну гіпотезу». Згідно з його точкою зору, третинна структура активної рибонуклеазы формується в результаті перегрупування амінокислот при фізіологічних умовах, причому ця конфігурація володіє найменшою енергією і, отже, є найбільш стабільною. Тільки одна амінокислотна послідовність визначає і третинну структуру ферменту, і його функціональну активність.

У 1962 р. А. покинув НСЗ і став професором біохімії в Гарвардській медичній школі, але в наступному році він повернувся і очолив лабораторію хімічної біології в Національному інституті артриту, метаболізму та захворювань травної системи. Тут протягом 60-х рр. він вивчав структурно-функціональні взаємозв’язки багатьох білків. Зрозумівши, що може спростити свою роботу, використавши фермент, не містить дисульфідних зв’язків, А. досліджував молекулу нуклеази з бактерії Staphylococcus aureus. До 1970 р. фермент був остаточно синтезований дослідниками з Рокфеллерівського університету.

«За роботу з дослідження рибонуклеазы, особливо взаємозв’язку між амінокислотною послідовністю і її біологічно активними конферментами», А. була вручена половина Нобелівської премії з хімії за 1972 р. Мур і Стайн розділили другу частину премії за аналогічну роботу. У промові під час презентації член Шведської королівської академії наук Бо Р. Мальмстрем привітав трьох лауреатів, які озброїли інших дослідників «підходом для вирішення проблем ферментативної активності на молекулярному рівні». Мальмстрем зазначив, що особливий інтерес А. був сконцентрований на механізмі, відповідальному за конфігурацію пептидного ланцюжка. «У серії витончених експериментів він показав, що необхідна інформація укладена в лінійній послідовності амінокислот пептидного ланцюжка, що ніякої додаткової генетичної інформації, більшої, ніж та, котра укладена в ДНК, не потрібно».

Після отримання Нобелівської премії А. зацікавився інтерфероном – білком, який грає ключову роль в захисті організму проти вірусів і раку. Після виділення цієї речовини він зробив серію досліджень по вивченню структури і властивостей. У 1982 р. він одержує посаду професора біології в Університеті Джонса Хопкінса.

У 1941 р. А. одружився на Флоренс Бернайса Кененджер; у них троє дітей – дві доньки і син. В 1978 р. вони розлучилися.

В наступному році А. одружився на Ліббі Естер Шульман-Елі. На дозвіллі він займається вітрильним спортом і слухає музику.

А. є членом ради Вейцмановского інституту наук в Реховоті (Ізраїль) і членом Американського товариства біохіміків, американської Національної академії наук і Датської королівської академії. У 1954 р. він отримав премію цивільної служби Рокфеллерівського фонду. Йому присвоєні почесні вчені ступені Сортмор-коледжу, Провіденс-коледжу Нью-Йоркського медичного коледжу, а також Джорджтаунського. Пенсільванського і Брансдейского університетів.