ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.05.2019
Просмотров: 425
Скачиваний: 1
[править]
Работа в университете Сегеда, открытие витамина C
В 1928, когда Сент-Дьёрдьи все еще работал в Кембридже, венгерский министр образования граф Куно Клебельсберг предложил ему вернуться в Венгрию, чтобы возглавить факультет медицинской химии в университете Сегеда. Сент-Дьёрдьи принял его приглашение и в 1931 занял эту должность. Его новые обязанности включали преподавание и административные задачи. Он скоро завоевал любовь и уважение студентов за прекрасные лекции и неформальный стиль руководства.
Сент-Дьёрдьи не оставлял и научные исследования. Осенью 1931-го к группе Сент-Дьёрдьи присоединился кандидат наук Джозеф Свирбели из Америки. Свирбели работал с Кингом в университете Питтсбурга над выделением витамина С. Сент-Дьёрдьи отдал ему остатки "гексуроновой кислоты", которую выделил в госпитале Майо и попросил испытать ее на морских свинках, зараженных цингой. Серия экспериментов доказала, что "гексуроновая кислота" и есть витамин С[4] ( Сент-Дьёрдьи подозревал об этом, но отложил проект, чтобы не заниматься сложными, дорогостоящими и трудоемкими исследованиями на животных). В это же время Кинг был близок к схожему выводу. В марте 1932 Свирбели написал своему бывшему руководителю письмо, в котором рассказал о работе в лаборатории в Сегеде, упомянув, что он и Сент-Дьёрдьи собираются опубликовать статью в журнале Nature. 1-го апреля 1932 в журнале Science была опубликована заметка Кинга, в которой он объявил об открытии витамина С, идентичного "гексуроновой кислоте". Кинг упомянул ранние работы Сент-Дьёрдьи, но не указал его авторство. История этого открытия быстро разлетелась в американской прессе. Встревоженные и удивленные этим известием, Сент-Дьёрдьи и Свирбели все же отправили свой доклад в Nature, опровергая первенство Кинга в этом открытии[5]. Возникло яростное противостояние. Европейские и английские ученые знали, что Сент-Дьёрдьи долго работал с этим антиоксидантом и верили ему, однако у Кинга было много стронников, обвинявших Сент-Дьёрдьи в плагиате.
Кроме вопроса первенства, возникла еще одна проблема: Сент-Дьёрди не мог продолжать эксперименты с витамином С, так как у него закончилось выделенное вещество. У него не было запаса надпочечников, а попытки использовать в качестве источника фрукты и овощи провалились. Осенью 1932 года он выявил, что сладкий перец содержит большое количество витамина С[6], так что его получение больше не было проблемой - Сегед являлся "столицей паприки" в Венгрии. Сент-Дьёрдьи немедленно заставил своих сотрудников вылелять витамин С. За одну неделю они очистили более трех фунтов чистого кристаллического вещества. Вместо того, чтобы запатентовать метод получения или сам продукт, Сент-Дьёрдьи разослал образцы всем ученым, работающим с витамином С или смежными темами (включая Нормена Хоуорса, который определил его структуру и затем совместно с Сент-Дьёрдьи переименовал это вещество в аскорбиновую кислоту, так как оно предотвращало заболевание цингой (scorbutus)). Сент-Дьёрдьи также отправил запас вещества в отдел здравоохранения ООН для распространения в странах, где цинга все еще была серьезной проблемой (например, в Норвегии).
Сент-Дьёрдьи провел несколько последующих лет «проповедуя культ витамина С» (как он сам говорил) по всей Европе, предполагая, что тот может быть полезен для профилактики обыкновенной простуды и других заболеваний. К сожалению, витамин С не оправдал себя в качестве панацеи от всех болезней, и Сент-Дьёрдьи вернулся к другим исследованиям.
Нобелевская премия, 1937
В начале 1930-х, основываясь на своих ранних исследованиях в области биохимии дыхания растений[2], Сент-Дьёрдьи начал изучать окисление в мышечных клетках. Уже было известно, что фумаровая, яблочная и янтарная кислоты (обобщенно-дикарбоновые кислоты) играют некую роль в дыхании. Сент-Дьёрдьи обнаружил, что при добавлении небольших количеств этих кислот к измельченной мышце поглощается значительно большее количество кислорода, чем требуется для их окисления[7]. Он осознал, что кислоты используются не как источник энергии, а в качестве катализатора, то есть они поддерживают реакцию горения, не претерпевая изменения. Каждая из кислот способствовала окислению углевода, присутствующего в клетках ткани. Это была важнейшая новая идея. Сент-Дьёрдьи предположил, что водород из этого углевода восстанавливал первую из дикарбоновых кислот, щавелевоуксусную; образовавшаяся яблочная кислота восстанавливала фумаровую; полученная таким образом янтарная кислота, в свою очередь, переносила атом водорода в цитохромы[8][9].
К 1937 году Сент-Дьёрдьи определил, что это циклический процесс, и был близок к определению всех этапов синтеза аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, при помощи которой в клетке происходит перенос энергии. Как оказалось, ошибка Сент-Дьёрдьи заключалась в излишней сосредоточенности на малате и оксалоацетате, и вскоре Ханс Кребс выяснил, что ключевым звеном являлась лимонная кислота. Таким образом, «цикл Сент-Дьёрдьи» стал циклом лимонной кислоты, или циклом Кребса; Кребс, получивший в 1953 году Нобелевкую премию за эту работу, позже называл его «цикл трикарбоновой кислоты».
Сент-Дьёрдьи был очень удивлен, когда в 1937 из Королевского каролинского института ему сообщили о присуждении Нобелевской премии в области физиологии и медицины «за исследования биологического окисления, и в особенности за открытие витамина С и катализа фумаровой кислотой». (В том году Нормен Хоуорс и еще один исследователь, Пауль Каррер, получили премию в области химии за их работы в исследовании витамина С). Присуждение Нобелевской премии сделало Сент-Дьёрдьи национальным героем Венгрии: он был всего лишь четвертым венгерским лауреатом Нобелевской премии, и единственным ученым, ее получившим.
Изучение работы мышц
Исследования в области мышечного дыхания привели Сент-Дьёрдьи к вопросу о том, как движутся мышцы. Русские ученые еще в 1939 году выяснили, что мышечный белок миозин способен взаимодействовать с АТФ и расщеплять ее. Несмотря на то, что АТФ была открыта еще в 1929 году, до сих пор было неизвестно, что она является источником энергии в клетках. Сент-Дьёрдьи предположил, что движение мышц можно объяснить взаимодействием миозина с АТФ. Для того, чтобы лучше разобраться, как изменяется размер и форма мышечной ткани, и какие химические вещества участвуют в этом процессе, он выделил миозин из мышцы кролика, а затем при помощи подкожного шприца сформировал из него тонкие нити. Когда он добавил к ним АТФ, нити быстро сократились на треть, как при сокращении мышечного волокна. Позже Сент-Дьёрдьи говорил:
"Увидеть, как миозин быстро сокращается и как впервые вне организма воспроизводится наиболее древний и таинственный признак живого-движение… было самым волнующим моментом в моей работе"
Он со своей исследовательской группой в дальнейшем выяснили, что мышечная ткань содержит еще один белок, актин, который объединяется с миозином с образованием связанных волокон, причем, чем выше содержание в мышце актина, тем сильнее она сокращается при добавлении АТФ[10]. К 1944 году он окончательно выяснил механизм мышечных сокращений и роль АТФ в этом процессе. Был опубликован цикл статей «Исследования мышц в институте медицинской химии» с результатами пятилетней работы.
[править]
Период Второй Мировой Войны
В 1944 году у Сент-Дьёрдьи возникли более серьезные проблемы. Так как он всегда являлся противником фашизма, то помогал своим еврейским коллегам (включая Ганса Кребса) в 1930-х годах, и яростно сопротивлялся набирающим популярность идеям антисемитизма и милитаризма, иногда даже выступая против агрессивно настроенных общественный движений. Венгрия заключила союз с фашистской Германией после 1938, однако уже к 1942 большая часть интеллигенции (включая Сент-Дьёрдьи) и некоторые политики открыто протестовали и тайно работали над свержением фашистов.
В 1943 году венгерский премьер-министр попросил Сент-Дьёрдьи начать тайные переговоры с Антигитлеровской коалицией. Сент-Дьёрдьи выехал в Стамбул (якобы для того, чтобы прочитать лекцию) и там связался с агентами коалиции, но немецкие разведчики разгадали этот план. К лету 1944 года по личному приказу Гитлера Сент-Дьёрдьи находился под домашним арестом. Через несколько месяцев ему удалось ускользнуть, и остаток войны он скрывался от нацистов в Сегеде и Будапеште.
[править]
Послевоенный период и переезд в США
Несмотря на свою неприязнь к коммунизму, Сент-Дьёрдьи приветствовал русских как освободителей, когда они прибыли в начале 1945 года. Его героические поступки во время войны совместно с его известностью в области науки сделали его примечательной публичной фигурой и некоторые считали, что у него есть все основания стать первым президентом послевоенной Венгрии, если, конечно, Советский Союз позволит дальнейшее развитие демократии. Сент-Дьёрдьи был в Москве несколько раз с другими представителями венгерской интеллигенции в качестве участника программы культурного обмена. Хотя советские оккупанты плохо относились к основному населению, Сент-Дьёрдьи был радушно принят и получил поддержку в развитии лаборатории в университете Будапешта, где он был деканом биохимического факультета. Он также стал членом обновленного Парламента и способствовал развитию новой Академии Наук. В то же время, закон Советского Союза постепенно снова отделял Венгрию от Запада, и к 1946 Сент-Дьёрдьи тайно договорился о встречах в Соединенных Штатах. Массачусетский технологический институт предложил ему читать лекции в весеннем семестре 1947-го. На встрече в МИТ Сент-Дьёрдьи также восстановил контакты с Фондом Рокфелера в надежде на дальнейшее сотрудничество. Вскоре после возврата в Венгрию он снова запросил разрешение на въезда в Соединенные Штаты. Наконец-то, в августе 1947-го, Сент-Дьёрдьи и его вторая жена Марта (он и Нелли развелись в 1941-м) переехали в Америку.
[править]
Основание Института Исследования Мышц
Сент-Дьёрдьи решил обосноваться в Лаборатории биологии моря (ЛБМ) в Вудс-Холе, Массачусетс, арендуя часть лаборатории и работая самостоятельно. Один из его новых друзей, Стивен Рат, предложил основать научный фонд, а также деньги для перемещения ученых из исследовательской группы в Венгрии в Штаты. Фонд Сент-Дьёрдьи был основан как некоммерческая организация. Американский отдел исследований моря пообещал заключить щедрый контракт с Сент-Дьёрдьи, как только он созовет исследовательскую группу, поэтому Рат организовал перевозку шестерых заморских коллег в течение 1948-го.
В 1949-м, к ужасу венгерского ученого, американский отдел исследования моря отозвал свое предложение. К счастью, он получил место исследователя в Национальном институте здоровья в Бетесде в 1948-м с обеспечением средствами нескольких венгерских сообществ; Фонд Рокфеллера предоставил дополнительный грант. В течение нескольких лет Сент-Дьёрдьи и Марта курсировали между Вудс-Холом и Бетесдой. В 1950-м, Сент-Дьёрдьи получил спасительное предложение на сотрудничество от компании Армор Мит и проведении исследований мышц на срок пять лет[11]. Он также получил грант от Американской ассоциации сердца. Фонд Сент-Дьёрдьи сменил свое название на Институт исследования мышц.
[править]
Период 1945-1955
Труды Сент-Дьёрдьи и его сотрудников часто печатались в этот период. Он объединил свои работы с мускулами в серию коротких изящно написанных книг, которые сделали его самым известным американским ученым. Эндрю Сент-Дьёрдьи, младший кузен Альберта, и его жена Ева открыли подгруппы миозина (меромиозина)[12] и начали изучать белки мышц на более элементарном уровне. Сент-Дьёрдьи с коллегами первыми изучили срез мышечной ткани при помощи электронного микроскопа[13]. В 1949-м Сент-Дьёрдьи разработал еще одно «пособие к действию» для исследования мышц, когда обнаружил, что вся мышечная ткань сохраняет свою способность сокращаться практически полностью, если хранить ее на холоде в 50%-м растворе глицерина, и таким образом исключил необходимость каждый раз использовать только свежесрезанные мышцы[14]. Эти исследования выполнялись в первые несколько лет его пребывания в США, и были вознаграждены премией Ласкера в 1954-м, за год до того как он стал гражданином Америки. В 1956-м его избрали председателем в Национальную академию наук. Его благоприятная личность и красочная история жизни чрезвычайно заинтересовала писателей, и он получал сотни приглашений выступить на различных собраниях (от которых он никогда не отказывался).
[править]
Национальный фонд исследования рака
В конце 1950-х Сент-Дьёрдьи сосредоточился на изучении рака. Он исследовал ткани зобной части гланд и выделил несколько биофлавоноидов: ретин и промин. При дальнейших исследованиях выяснилось, что ретин может способствовать регрессии развития клеток в некоторых видах рака. Однако, оказалось, что невозможно отделить и идентифицировать ретин и промин, вследствие чего Сент-Дьёрдьи посчитал просто глупым использовать эти вещества в качестве лекарства от рака не изучив их свойства и принцип действия. Эта работа, все же, привела его к изучению свободных радикалов[15], которыми он занимался до конца жизни. Смерти его жены Марты и дочери Нелли от рака в 1960-х дали дополнительный толчок в его исследованиях.
К 1970-му положение Сент-Дьёрдьи снова стало отчаянным: Фонд исследования мышц разорился, и большинство спонсируемых работ потерпели крах. Хотя Сент-Дьёрдьи и мог показаться очевидным соискателем средств, выделенных для «войны с раком», он отказался от такой возможности. Ожидалось, что исследователи подробно разъяснят план работы, ожидаемые результаты и предполагаемые сроки окончания исследований. Сент-Дьёрдьи заявил, что если бы он заранее все это знал, то ему не нужен будет никакой грант[16]! Тем более его возраст (восемьдесят лет) был далеко за чертой пенсионного. Помимо того, идеи Сент-Дьёрдьи о том, что природа рака связана с квантовой физикой не принималась учеными.
В апреле 1971-го Сент-Дьёрдьи выступил с речью в Национальной академии наук и после этого дал интервью вашингтонской газете «Ивнинг Стар». В интервью он рассказал о своих финансовых проблемах и был крайне удивлен, когда через несколько недель получил 25 долларов от государственного уполномоченного Франклина Солсбери. Год спустя он предложил организовать Национальный фонд исследования рака (НФИР) для исследования рака НФИР быстро собрал достаточное количество денег и стал «лабораторией без преград», в которой ученые могли работать свободно в любых исследовательских группах, и где Сент-Дьёрдьи был научным руководителем.
Последние годы жизни
Последнее десятилетие деятельность Сент-Дьёрдьи была направлена на работу с биофизиками. Большинство исследований проводилось при помощи электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для того, чтобы определить свободные радикалы в структуре, и, таким образом, продемонстрировать способность белков в самом деле вести себя как полупроводники при наличии метилглиоксаля или схожих соединений[17]. Однако Сент-Дьёрдьи с коллегами также указали на сродство опухолевых клеток с некоторыми видами свободных радикалов.
В 1983-м у Сент-Дьёрдьи и НФИР возникли серьезные разногласия в основном из-за контрактов на финансирование для его собственных исследований в ЛБМ. К весне 1986-го пути сподвижников Солсбери и его разошлись, и никакого другого финансирования больше не было. Легендарное здоровье Сент-Дьёрдьи подвело: у него развилась лейкемия с последующими проблемами с почками и сердцем.
Он умер 22-го октября 1986-го в возрасте 93-х лет.
Научный вклад и его значения
В ходе исследований биологических циклов дыхания Сент-Дьёрдьи приблизился очень близко к тому, чтобы собрать все детали биологических процессов в единую картину. Свободные радикалы (атомы или молекулы с неспаренными электронами) возникают в результате окислительно-восстановительных реакций внутри клеток, и быстро связываются ферментами. Однако они также проникают в организм с загрязнениями окружающей среды (например, со смогом или табачным дымом), наркотиками, химикатами или радиацией. Из-за наличия неспаренного электрона свободные радикалы крайне реакционноспособны. Например, они могут отрывать электрон от других молекул, часто разрывая при этом связи, включая ковалентные в ферментах и других белках, ДНК, в липидах клеточных мембран, таким образом, нарушаю их структуру. Ферменты в клетках, антиоксидантные витамины С и Е (аскорбиновая кислота и токоферол) связывают радикалы и дезактивируют их, защищая организм. Гипотезы Сент-Дьёрдьи привели к открытию новых перспектив в исследованиях процессов в клетках при раке.