Кіріспе

Уильям Томас Астбери (William Thomas Astbury) – 25 ақпан 1898 жылы дүниеге келген, 4 маусым 1961 жылы қайтыс болған ағылшын биохимигі, физигі және молекулалық биолог. Ол биологиялық молекулалардың рентгендік сәулелермен дифракциялық зерттеулерін жасаудағы пионер болды. Лидстегі Астберидің құрылымдық молекулалық биология орталығы оның есімін мәңгі есте сақтайды. Өмірінің соңғы жылдары ол көптеген сыйлықтар мен құрметті ғылым докторлары атағына ие болды.

Тiрi протеиндердiң рентген сәулелерiмен дифракциялық зерттеулерi

Лидсте Астбери тоқыма өнеркәсібінің қаржысымен кератин және коллаген сияқты талшықты заттардың қасиеттерін зерттеді. (Жүн кератиннен тұрады.) Бұл заттар кристалл сияқты дақтардың өткір үлгілерін шығарған жоқ, бірақ үлгілер кез келген ұсынылған құрылымдарға физикалық шектер берді. 1930 жылдардың басында Астбери ылғалды жүн немесе шашты талшықтар айтарлықтай созылып кеткенде (100%) олардың дифракциясында күрт өзгерістер болғанын көрсетті. Деректер созылмаған талшықтарда 5,1 Å (=0,51 нм) қайталануы бар қайырылған молекулалық құрылым бар екенін көрсетті. Астбери (1) созылмаған ақуыз молекулалары спиральді (ол α формасы деп атады) құрады; және (2) созылу спиральді бұрып, кеңейтілген күйді (ол β формасы деп атады) құрады деп ұсынды. Деректерінде дұрыс болмаса да, Астберидің модельдері мәні жағынан дұрыс болды және олар қазіргі заманғы екінші реттік құрылым элементтеріне сәйкес келеді, α спираль және β жіп (Астберидің номенклатурасы сақталды), олар жиырма жылдан кейін 1951 жылы Линус Паулинг пен Роберт Кори әзірледі. Ханс Нейрат алғаш рет Астберидің модельдері нақты дұрыс бола алмайтынын көрсетті, өйткені олар атомдардың соқтығысуына қатысты. Нейраттың еңбегі мен Астберидің деректері Х. С. Тейлорды (1941, 1942) және Морис Хэггинсті (1943) кератиннің қазіргі α спиральға өте жақын модельдерін ұсынуға талпындырды. 1931 жылы Астбери бірінші болып негізгі тізбектегі сутекті байланыстар (яғни, тіректегі амид топтары арасындағы сутекті байланыстар) ақуыз құрылыстарын тұрақтандыруға ықпал еткенін ұсынды. Оның алғашқы түсінігін Лайнус Полинг сияқты бірнеше зерттеуші ынта-жігермен қабылдады. Астбери көптеген белоктарды (мыозин, эпидермин және фибринді қоса алғанда) рентгендік зерттеулерді қамтитын жұмыс жасады және олардың дифракциялық үлгілерінен осы заттардың молекулалары оралып, бүктелетінін анықтады. Бұл жұмыс оны тірі ағзалардың күрделілігін зерттеудің ең жақсы жолы - олардың құрамына кіретін алып макромолекулалардың пішінін зерттеу дегенге жеткізді. Оның басқа үлкен құмарлығы - классикалық музыка және бірде жүндегі кератин сияқты ақуыз талшықтары "табиғат көптеген теңдесі жоқ тақырыптарды ойнаған, сансыз вариациялар мен үйлесімділіктерді таңдаған аспаптар" деп айтқан. Бұл екі құмарлық 1960 жылы ол өзінің ғылыми көмекшісі Элвин Бейтонның шаштағы кератин ақуыз талшығының рентгендік суретін ұсынғанда жиналды. Бірақ ақуыздар Астбери зерттеген жалғыз биологиялық талшық емес еді. 1937 жылы швед Торбьёрн Касперсон оған бұзаудың тимусынан алынған жақсы дайындалған ДНК үлгілерін жіберді. ДНҚ-ның дифракциялық үлгісін жасағаны оның да тұрақты құрылымы бар екенін және оны анықтау мүмкін екенін көрсетті. Астбери сыртқы қаржыны ала алды және кристаллограф Флоренс Беллді жұмысқа алды. Ол "өмірдің пайда болуы ақуыздар мен нуклеин қышқылдарының өзара әрекеттесуімен байланысты" екенін мойындады. Белл мен Астбери 1938 жылы ДНК-ның рентгендік зерттеуін жариялап, нуклеотидтерді "пенни үймесі" деп сипаттады. Астбери мен Белл ДНК құрылымы әр 2,7 нанометр сайын қайталанатынын және негіздер бір-біріне 0,34 нанометр қашықтықта жазық, үйілген болып орналасқанын хабарлады. 1938 жылы Колд-Спринг-Харбордағы симпозиумда Астбери 0,34 нанометр арақашықтық полипептидтік тізбектердегі амин қышқылдарымен бірдей екенін атап өтті. (ДНҚ-ның В формасындағы негіздердің арақашықтығы үшін қазіргі таңда қабылданған мән 0,332 нм.) 1946 жылы Кэмбриджде өткен симпозиумда Астбери: "Биосинтез - бұл молекулалардың немесе молекулалардың бір бөлігінің екіншісіне сәйкес келуінің мәселесі, ал біздің заманымыздың ең үлкен биологиялық дамуының бірі - бұл, мүмкін, ең негізгі өзара әрекеттесудің ақуыздар мен нуклеин қышқылдары арасындағы әрекеттесу екенін түсіну" деген болатын. Сондай-ақ, ол нуклеотидтер мен ақуыздардағы амин қышқылдарының арақашықтығы "арифметикалық кездейсоқтықтан туындамаған" деген. Астбери мен Беллдің еңбегі екі себеппен маңызды болды. Біріншіден, олар рентген кристаллографиясын ДНҚ-ның тұрақты, реттелген құрылымын ашу үшін қолдануға болатынын көрсетті. Бұл түсінік Морис Уилкинс пен Розалинд Франклиннің кейінгі жұмысының негізін қалады. Астбери Эверидің жұмысын "заманымыздың ең керемет ашылуларының бірі" деп сипаттады және оны 2-дүниежүзілік соғыстан кейін Лидсте жаңа бөлім құрып, молекулалық биология ғылымының жаңа жолын ашатын ұлттық орталыққа айналдыру туралы көзқарасқа бөленді. 1945 жылы Лидс университетінің вице-канцлерына жазған хатында ол "барлық биология қазір молекулалық-құрылымдық фазаға өтуде. Биологияның барлық салаларында және барлық университеттерде бұл нәрсе орын алуы керек және Лидс батыл болуы керек және жол көрсетуге көмектесуі керек" деп мәлімдеді. Өкінішке орай, барлығы оның арманымен бөліспеді. Университет Сенаты оған жаңа бөлім құруға рұқсат берді, бірақ ақуыздық-құрылымдық білімдермен айналысатын физик Астбери өздерінің заңды құқығындағы интеллектуалдық аумаққа басып кіргеніне наразылық білдірген аға біологтардың қарсылығына байланысты атауын "молекулалық биология" деп қоюға рұқсат бермеді. Сенат сондай-ақ оған ғимарат берді, бірақ ол оның үміттенгендей болмады. Оның жаңа бөлімі әлдеқандай жөндеулерді қажет ететін викториялық қабатты үйдің ішінде орналасқан, нәзік ғылыми жабдықтарды шайқататын тегіс емес едендер, нашар электрмен жабдықталу және кейде су тасқынына әкелетін сенімсіз сантехникасы болды. Бақытсыздықтарына қоса, Медициналық зерттеу кеңесі оның қаржыландыруға берген өтінімін қабылдамады. Бұл қиындықтарға қарамастан, Астберидің жаңа бөлімінде екі маңызды оқиға орын алды. Біріншісі - Ласло Лоранд жасаған тромбиннің қан ұюының негізгі құрауышы - еритін емес ақуыз фибриннің пайда болуын катализдеу үшін протеаза ретінде әрекет ету механизмін анықтау болды. Лорандтың жұмысы қан ұю процесін түсінуде маңызды жаңалық болды. Екінші оқиға - 1951 жылы Астберидің ғылыми көмекшісі Элвин Бейтон түсірген B формалы ДНК-ның жаңа рентгендік суреттері болды, оны ғылым тарихшысы, профессор Роберт Олби "Розалинд Франклин мен Р. Гослинг тапқан әйгілі B үлгісі" деп атады. Олби Розалинд Франклин және оның докторанты Рэймонд Гослинг бір жылдан кейін Кінгс-Колледжде түсірген B формалы ДНК-ның рентгендік суретіне сілтеме жасады, ол "Фото 51" деп белгілі болды. Атауы қарапайым болғанына қарамастан, бұл сурет ДНК тарихында маңызды рөл атқарды және Лондонның Кінгс-Колледжінің қабырғасындағы тақта оны "әлемдегі ең маңызды суреттердің бірі" деп жариялайды. Себебі сурет ДНК талшығынан шашыраған рентген сәулелерінен туған қара дақтардың көзге түсетін крест тәрізді үлгісін көрсетеді және Джеймс Уотсон алғаш рет Франклин мен Гослингтің суретін көргенде, оның аузы ашылып, пульсі шапшаңдады, өйткені оның ойынша, тек спиральді пішіндегі молекула ғана осы үлгіні беру үшін рентген сәулелерін шашырата алады. Франклин мен Гослингтің "Фото 51" Уотсон мен Крикке бірнеше маңызды түйсіктер берді, бірақ Астберидің Бейтонның ДНК-ның өте ұқсас рентгендік суреттеріне жауабы мүлдем басқаша болды. Ол оларды журналда жариялаған жоқ немесе ғылыми жиынға ұсынбады. Астбери рентгендік зерттеулердегі шебер репутациясы бар екенін ескерсек, осы маңызды түйсіктің көзге түспеуі таңқаларлық көрінеді. Бір түсіндірмесі - Астбери ДНК-ның маңыздылығын мойындағанымен, оның биологиялық ақпаратты...

Жеке қасиеттері мен тарихы

Астбери өзiнiң шалқаймаған көңiл-күйiмен, идеализмімен, қиялымен және ынтасымен танымал болды. Ол молекулалық биологияның үлкен әсерін дұрыс болжады және өз көзқарасын студенттерiне жеткiздi, "оның қуатты ынтасы зертханадағы күнделiктi жұмысты үлкен оқиғаға айналдырды". Астберидiң ынтасы оның жұмысындағы ғылыми сақтықтың кейде жеткiлiксiз болуына да себеп болуы мүмкiн; Астбери болжамды түсiндiрмелердi сендiрiп айта алатын. Астбери тамаша жазушы және лектор болды; оның еңбектерi ерекше айқындығымен және оңай, табиғи стильмен сипатталады. Ол музыканы да жақсы көрiп, фортепиано мен скрипкада ойнайтын. Астбери Франсис Гулдпен Бiрiншi дүниежүзiлiк соғыс кезінде Корольдiк армияның медициналық корпусында Ирландияның Корк қаласында қызмет еткенде танысты. Олар 1922 жылы үйленiп, Билл атты ұлы мен Морин атты қызы болды.