Маклин Маккарти: Открытие ДНК как носителя генетической информации

Введение

Научный сотрудник в области биологии, специализировавшийся на ДНК

Маклин Маккарти (англ. Maclyn McCarty; 9 июня 1911 – 2 января 2005) – американский генетик, ученый-исследователь, которого в 2005 году описали как "последнего выжившего участника научной группы, работавшей в рамках Манхэттенского проекта, которая в 1940-х годах опровергла устоявшиеся медицинские представления и впервые доказала, что гены состоят из ДНК". Он проработал в Рокфеллеровском университете "более 60 лет". Маккарти посвятил свою жизнь как врач-ученый изучению возбудителей инфекционных заболеваний и наиболее известен своим вкладом в фундаментальное открытие, согласно которому ДНК, а не белок, определяет химическую природу гена. Выяснение молекулярного механизма действия гена, отвечающего за капсульный полисахарид пневмококковых бактерий, проложило путь к изучению наследственности не только с помощью генетики, но и с помощью химии. Группа, совершившая это открытие, известна как эксперимент Эйвери–МакЛеод–МакКарти. Он скончался от застойной сердечной недостаточности.

Ранние годы

МакКарти родился в Саут-Бенде, штат Индиана. Появление МакКарти в Рокфеллеровском университете совпало с еще одним важным достижением – разработкой реагентного анализа для установления прямой связи между ДНК и биологической активностью. В 1944 году они опубликовали результаты своей работы в журнале Journal of Experimental Medicine. Признание концепции "гены – это ДНК" происходило постепенно. Скептицизм и игнорирование, по крайней мере в нью-йоркских исследовательских институтах, были широко распространены. Исследования сопрягались с трудностями, что особенно затрудняло привлечение других ученых к этой области. Лишь немногие обладали необходимой квалификацией. Для подтверждения результатов требовалось использование мышей. Однако к 1953 году, под влиянием огромного значения, которое имела открытая Уотсоном и Криком двойная спираль ДНК, большинство исследователей полностью признали работу, опубликованную в 1944 году.

Поздние годы карьеры

В 1946 году Маккарти вышел на пенсию, после чего его попросили возглавить специализированную лабораторию, основанную в 1922 году. Эта лаборатория была научным домом Ребекки Лэнсфилд, разработавшей ключевую систему классификации. Его работа, в сочетании с ее исследованиями, показала, что заболевания суставов и сердца являются следствием перенесенных несколько недель назад инфекций. Механизм этой причинно-следственной связи до сих пор остается невыясненным. Маккарти приступил к решению этой проблемы, изучая как биологию, так и пациентов с острой ревматической лихорадкой, проходивших лечение в больнице Рокфеллера. Вместе со своими учениками и коллегами, в течение последующих 20 лет, работа Маккарти изменила представление об организме – от грамположительного стрептококка с определенными серологическими характеристиками до одного из наиболее детально изученных видов бактерий. Исследования анатомии и химии бактериальной клеточной стенки только начинались. Его работа привела к выделению клеточной стенки стрептококка в качестве структурной единицы, пригодной для анатомического исследования с помощью электронной микроскопии. Химический анализ позволил охарактеризовать специфичный для группы А полисахарид и пептидогликан, а также идентифицировать его серологическую специфичность в терминальном гексозамине. Чтобы подтвердить эту специфичность, ему сначала потребовалось идентифицировать и очистить специфический фермент, расщепляющий гексозамин (гексозаминазу), из почвенного организма. Обработка полисахарида этим ферментом устраняла его серологическую реактивность. Маккарти также продемонстрировал точную конфигурацию гексозаминовой связи, синтезировав α и β N-ацетилглюкозамин-овальбумин и показав, что реакцию вызывает только второй изомер с антисывороткой группы А. Аналогичная аналитическая стратегия показала, что полисахарид стрептококков группы С отличается наличием терминального β N-ацетилгалактозамина в качестве серологического детерминанта. Параллельно Маккарти изучал пациентов с ревматической лихорадкой, госпитализированных в больницу Рокфеллера, а также ценные коллекции образцов, полученные во время военных вспышек заболевания во время Второй мировой войны. Он и его коллеги обнаружили, что реакция антител на несколько стрептококковых антигенов была значительно выше у людей, у которых развилась острая ревматическая лихорадка, чем у пациентов с неосложненной инфекцией. Однако реакция на не связанные антигены, например, дифтерийный анатоксин, не усиливалась. Он обнаружил, что стрептококки группы А секретируют необычно большое количество ДНКазы и разработал тест для выявления антител, вырабатываемых в ответ на этот антиген. Это привело к открытию способности стрептококков производить несколько изоферментов ДНКазы. Он очистил человеческий С-реактивный белок путем кристаллизации, получил высокоспецифическую антисыворотку и, используя этот гораздо более простой и чувствительный тест, обнаружил, что уровень С-реактивного белка реагирует быстрее и надежнее, чем другие маркеры воспаления, и может служить наиболее точным показателем ревматической воспалительной активности. Определение уровня С-реактивного белка для выявления воспаления в настоящее время является стандартной практикой в медицине. В последние годы жизни Маккарти все больше выступал в роли авторитетного ученого в области биомедицинских наук. Он 14 лет занимал должность главного врача университетской больницы Рокфеллера, а также был доверенным советником и вице-президентом Университета Рокфеллера. За пределами университета его опыт востребован был в Нью-Йоркском совете по исследованиям в области здравоохранения, Фонде Хелен Хей Уитни, Институте медицины (в качестве одного из основателей) и многочисленных университетских наблюдательных советах. Более 40 лет, будучи редактором, он наложил отпечаток своего превосходства и добросовестности на журнал "Journal of Experimental Medicine". Он был членом Национальной академии наук США, Американской академии искусств и наук и Американского философского общества.

A 1946 retirement resulted in McCarty being asked to head a specialized 1922 established laboratory. This lab was the scientific home of Rebecca Lancefield, who developed a major classification system. His work, combined with hers, made it clear that conditions affecting the joints and the heart resulted from infections several weeks earlier. The causal chain of events still eludes us. McCarty attacked this problem by studying both the biology and Rockefeller Hospital patients with acute rheumatic fever. Together with his students and collaborators, over the next 20 years, McCarty's work changed the understanding of the organism from a gram positive streptococcus with a particular serological characteristic to one of the best characterized bacterial species. Work on bacterial cell wall anatomy and chemistry was just beginning. His work led to the isolation of the streptococcal cell wall as a structural entity suitable for anatomic inspection by electronmicroscopy. Chemical dissection led to characterization of the group A–specific polysaccharide and the peptidoglycan, and the identification of its serological specificity in the terminal hexosamine. In order to prove this specificity, he first had to identify and purify a specific enzyme that cleaved hexosamine (a hexosaminidase) from a soil organism. Treating the polysaccharide with this enzyme abrogated its serological reactivity. McCarty further demonstrated the precise configuration of the hexosamine linkage by synthesizing both α and β N acetyl glucosamine ovalbumin and showing that only the second reacted with group A antisera. A similar analytical strategy indicated that the polysaccharide of group C streptococci differed by having a terminal β N acetyl galactosamine as the serological determinant. In parallel, McCarty studied patients with rheumatic fever admitted to the Rockefeller Hospital as well as valuable specimen collections from military outbreaks of the disease during World War II. He and his collaborators found that antibody responses to several streptococcal antigens were significantly higher in the group of individuals that developed acute rheumatic fever than in individuals with uncomplicated infection. However, the response to unrelated antigens, for instance, diphtheria toxoid, was not enhanced. He found that group A streptococci secreted unusually high amounts of DNase, and established a test for the detection of antibodies produced in response to this antigen. This led to the discovery that streptococci were able to produce multiple isozymes of DNase. He purified human C reactive protein through crystallization, produced a highly specific antiserum, and, using this much simpler and more sensitive test, found that C reactive protein levels responded more rapidly and reliably than other inflammatory markers and could serve as the most accurate indicator of rheumatic inflammatory activity. Measuring C reactive protein levels to detect inflammation is routine now in medical practice. In his later years, McCarty increasingly served as a statesman of the biomedical sciences. He served for 14 years as the physician in chief of the Rockefeller University Hospital, and as a trusted adviser and the vice president of the Rockefeller University. Outside the university, his leadership was sought by the New York City Health Research Council, the Helen Hay Whitney Foundation, the Institute of Medicine (as a charter member), and numerous university visiting boards. For more than 40 years, as editor, he placed his stamp of excellence and integrity on the Journal of Experimental Medicine. He was a member of the United States National Academy of Sciences, the American Academy of Arts and Sciences, and the American Philosophical Society.

Личная жизнь

Научные интересы и энергия Маккарти находили отражение в его насыщенной личной жизни. Вместе со своей второй женой, Марджори, у Маккарти был широкий круг очень близких друзей, как в Соединенных Штатах, так и за рубежом, которые ценили его душевное тепло, скромный, сдержанный и практичный характер, его остроумие и широкий кругозор. Он любил английскую литературу, театр и симфоническую музыку. Он любил гулять по улицам и посещать музеи великих городов мира, особенно Парижа, Нью-Йорка и Лондона, и часто ездил за границу после выхода на пенсию. Более того, он поддерживал тесную связь со своей семьей; четверо братьев, живущих в разных уголках страны, всегда собирались на ежегодные встречи.