Основоположники биотехнологии и биоинженерии: Уотсен, Крик, Берг, Корана, Эйвери, Баев, Шемякин, Овчинников, Бутенко

Нобелевская премия по физиологии и медицине в 1968 году совместно с Робертом Холли и Маршаллом Ниренбергом «за расшифровку генетического кода и его роли в синтезе белков»

Индийско-американский биофизик Хар  Гобинд Корана родился в Райпуре 9 января 1922 г., небольшой деревне  в провинции Пенджаб (в настоящее  время Пакистан). Его родителями были индийские подданные Ганпат Рай Корана, сборщик налогов в  британском колониальном управлении, и Кришна Корана (Деви). Хар Гобинд был младшим из пяти детей. Несмотря на бедность, семья К. была одной  из немногих грамотных семей в Райпуре. Начальное образование Корана получил во внешкольном классе, с которым занимался сельский учитель. Затем он закончил среднюю школу в Мултане (Пенджаб), а после этого изучал химию в Пенджабском университете в Лахоре. В 1943 г. он получил в этом университете степень бакалавра наук с отличием, а два года спустя – степень магистра наук с отличием. 
          В 1945 г. Корана получил государственную стипендию и уехал изучать органическую химию в Ливерпульский университет. В 1948 г. за диссертацию, посвященную химическому пигменту виолацеину, окрашивающему некоторые бактериальные клетки, он получил докторскую степень по органической химии, после чего в течение года изучал химическую структуру некоторых алкалоидов (органических оснований) вместе с Владимиром Прелогом в Цюрихском федеральном технологическом институте в Швейцарии. В конце 1949 г. Корана был назначен на должность научного сотрудника в Кембриджском университете. Здесь, работая вместе с Александером Тоддом, он заинтересовался биохимией нуклеиновых кислот. 
В 1952 г. Корана стал директором отдела органической химии Исследовательского совета Британской Колумбии в Университете Британской Колумбии в Ванкувере (Канада). Здесь он изучал химическую структуру ацетилкоэнзима А (10).

В 1949 г. Корана и его коллега Джон Моффат синтезировали ацетилкоэнзим А. Поскольку разработанный ими метод был гораздо проще и дешевле, чем существовавшие ранее способы выделения этого вещества из дрожжей, он дал возможность получать ацетилкоэнзим А в количествах, необходимых для изучения таких клеточных процессов, как расщепление углеводов с высвобождением энергии. Эта работа принесла К. мировое признание. 
В 1960 г. Корана был назначен одним из руководителей Института исследований ферментов Висконсинского университета в Мадисоне. В следующем году он опубликовал работу «Значение новейших достижений в химии эфиров фосфорной кислоты для биологических процессов» («Some Recent Developments in the Chemistry of Phosphate Esters of Biological Interest») (11). В 1963 г. он был назначен одним из редакторов «Журнала Американского химического общества» («Journal of the American Chemical Society»). В следующем году Корана занял должность профессора биологических наук в Висконсинском университете. С этого времени он начал заниматься главными проблемами современной генетики – биохимией нуклеиновых кислот, биосинтезом клеточных белков и природой генов (9).

В начале 60-х гг. Корана занялся расшифровкой генетического кода. ДНК кодирует 20 аминокислот, а количество возможных разновидностей триплетов, образованных четырьмя нуклеотидами с различными основаниями, составляет 4·4·4 = 64. Корана решил выяснить, какая последовательность оснований в триплете кодирует каждую из 20 аминокислот. Незадолго до этого исследователь из Национального института здоровья Маршалл У. Ниренберг разработал систему для синтеза белковых молекул, состоящую из смеси ДНК, РНК, аминокислот, рибосом и необходимых ферментов.

С помощью системы Ниренберга Корана провел серию опытов, в которых смог определить последовательность нуклеотидов в триплетах, кодирующую каждую из 20 аминокислот. Он обнаружил, что некоторым аминокислотам соответствует более чем один триплет; отсюда был сделан вывод, что генетический код с эволюционной точки зрения несовершенен. Корана и его коллеги синтезировали цепи ДНК и РНК, состоящие из 64 возможных триплетов, и выявили те, которые служат сигналом к началу и концу биосинтеза специфического белка. Кроме того, они изучили вторичную химическую структуру транспортной РНК – разновидности РНК, переносящей аминокислоты к рибосомам. Первичная структура – это последовательность нуклеотидов из тех или иных оснований в цепи, а вторичная трехмерная структура зависит от того, в каких участках эта цепь изгибается и контактирует сама с собой. Оказалось, что по своей вторичной структуре транспортная РНК напоминает трехлистный клевер. Последовательность нуклеотидов в «среднем листке» комплементарна (т.е. дополняет) последовательности нуклеотидов информационной РНК, на которую переписывается генетический код ДНК для передачи к рибосомам. Благодаря этому переносу включение аминокислот в белковую цепь осуществляется в необходимой последовательности (13).

В 1968 г. К., Роберту У. Холли и Ниренбергу была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за расшифровку  генетического кода и его роли в синтезе белков».

Через два года после получения  Нобелевской премии К. и его коллеги  впервые синтезировали ДНК, содержащую 27 нуклеотидов, соответствующую гену дрожжей. Затем они синтезировали  ген кишечной палочки Escherichia coli. С 1971 г. Корана работает в должности профессора биологии и химии в Массачусетском технологическом институте (14).

5. Освальд Эйвери

21 октября 1877 – 2 февраля 1955

Освальд Эйвери родился 21 октября 1877 года в городе Галифакс, Канада.

Эйвери учился в New York Male Grammar School, затем в Colgate Academy и затем в Colgate University. Эвери выбрал медицинскую карьеру в Колледже врачей и хирургов Колумбийского универстита в Нью-Йорке, и получил медицинскую степень в 1904 году. Эвери получил гражданство США 1 августа 1918 года. С 1923 года по 1948 год работал в Институте Рокфеллера. Значительная часть карьеры Освальда Эвери связана с больницей Университета Рокфеллера в Нью-Йорке. Эвери известен как один из соавторов эксперимента Эвери, Маклеода и Маккарти, которые в 1944 году совместно с Колин Мак Леод и Маклин Мак Карти показали, что ДНК представляет собой носитель генетической информации.

В течение многих лет считалось, что генетическая информация содержится в белках. Эвери, МакЛеод и МакКарти изучали явление наследственности, продолжая работы Гриффитса, начатые  в 1928 году. В ходе экспериментов была изучена возможность передачи генов  между бактериями при помощи различных  органических соединений, выделенных из бактерий. После обработки экстрактов бактерий протеазами было показано, что  белки не переносят гены. После  обработки экстратов дезоксирибонуклеазами (ферментами, разрушающими ДНК), было показано, что ДНК является носителем генетического  материала.

Альфред Херши и Марта Чейз продолжили исследования группы Эйвери в 1952 году, поставив Эксперимент Херши и Чейз.

Эксперименты Гриффитса, Эйвери, МакЛеод, МакКарти, Херши, Чейз в значительной степени направили исследования Уотсона и Крика по установлению структуры ДНК, привели к рождению современной молекулярной биологии (15).

6. Александр Александрович Баев

10 января 1904 –  31 декабря 1994

Баев Александр Александрович – ученый в области биохимии, молекулярной биологии и генетической инженерии, академик Академии наук СССР.

Родился 10 января 1904 года (по старому  стилю - 28 декабря 1903 года) в городе Чите. Русский. Вырос в семье деда, владельца  небольшого судоремонтного и судостроительного  завода. В 1921 году после окончания  средней школы в Казани поступил на естественное отделение физико-математического  факультета Казанского университета, затем перевелся на медицинский  факультет университета, который  успешно окончил в 1927 году. Далее  несколько лет занимался врачебной деятельностью.

В 1930 году был зачислен в аспирантуру  по кафедре биохимии Казанского медицинского института, работал в институте. В 1935 году переехал в город Москву в связи с изменением места работы своего учителя В.А. Энгельгардта. Был зачислен в лабораторию Института биохимии им. А.Н. Баха Академии наук СССР научным сотрудником. Позднее старший научный сотрудник отдела биохимии животной клетки, ученый секретарь этого института. Готовился к защите диссертации.

30 апреля 1937 году арестован в  Москве, в 19 сентября того же  года осуждён Военной Коллегией  Верховного суда СССР по делу  «террористической организации  молодых бухаринцев» (работая  в Казани, участвовал в семинарах  профессора В.Н. Слепкова, брата  известного «бухаринца») к 10 годам  заключения, плюс пять лет поражения  в правах. Отбывал срок во Владимирской  тюрьме, а затем в Соловецкой  тюрьме особого назначения (СТОН). С 1939 года находился в Норильлаге (Дудинка), исполнял обязанности лагерного врача.

30 апреля 1944 году освобождён по  сокращению срока, оставлен на  поселении в Норильске. Работал  врачом больницы Норильского  металлургического комбината. Благодаря  помощи В.А.Энгельгардта, сохранившего  текст кандидатской диссертации  Баева, закончил работу над  ней. В 1946 году защитил диссертацию  на соискание ученой степени  кандидата биологических наук  в Институте физиологии у Л.А.Орбели  в Ленинграде (приезжал по разрешению МВД)

В 1947 году получил возможность покинуть Норильск, но с запрещением жить в ряде городов. Переехал в город  Сыктывкар, с ноября 1947 по февраль 1949 года А.А. Баев – старший научный  сотрудник биохимической лаборатории  сектора растительных ресурсов, зав. лабораторией биохимии научно - исследовательской  Базы АН СССР в Коми АССР. Под его  руководством и непосредственном участии  разрабатывали темы о биохимических  свойствах картофеля, культивируемого  в Коми АССР, и биохимии созревания ячменного зерна.

Вторично арестован по старому  делу в феврале 1949 года в Сыктывкаре. Постановлением ОСО при МГБ СССР от 25 мая 1949 года сослан «навечно» в Сибирь. Отбывал ссылку в селе Нижнее Шадрино Ярцевского района Красноярского края, работал врачом, заведующим больницей. Освобожден в сентябре 1954 года, реабилитирован 11 сентября 1957 года.

В 1954 году вернулся в Москву, в свой институт. В 1954–1959 годах - старший научный  сотрудник Института биохимии Академии наук СССР. Продолжил научные изыскания  по старой тематике. В 1959 году направление  исследований изменилось коренным образом, когда Энгельгардтом был организован  Институт радиационной физико-химической биологии (ныне Институт молекулярной биологии АН СССР). В это институте  Баев проработал более 30 лет. Был старшим  научным сотрудник, заведующим лабораторией, затем отделом, советником (12).

Главным направлением научной деятельности Баева были молекулярная биология и  генетика, геном человека. В числе  первых исследователей в мире установил  полную структуру транспортной РНК, руководил исследованиями по созданию полезных микроорганизмов – продуцентов  пищевого и кормового белка, ферментных и гормональных препаратов, вирусных антигенов.

Возглавив группу молодых исследователей, занявшихся проблемой структуры  нуклеиновых кислот. В то время  работы в этой области являлись пионерскими  во всех отношениях: в мировой науке  подобные эксперименты еще не ставились, а в Советском Союзе не было ни специалистов соответствующей квалификации, ни подходящей материальной базы. Несмотря на все эти сложности, Баев со своей  группой упорно работал над поставленной проблемой. В 1967 году ему удалось  добиться успеха: была расшифрована первичная  структура валиновой транспортной рибонуклеиновой кислоты (тРНК). Благодаря  этим работам ученый вошел в число  известнейших молекулярных биологов своего времени. За эти исследования Баеву  и его сотрудникам в 1969 г. была присуждена

Государственная премия СССР – первая в стране премия в области молекулярной биологии.

С 1970-х годов сначала в Институте  биохимии и физиологии микроорганизмов (Пущино, Московская обл.), затем в  Институте молекулярной биологии Баев начал развивать новое направление  работ в СССР – структурные  исследования ДНК, однозначно сопряженные  с развитием методов генетической инженерии. При этом ученый сыграл важную организаторскую и направляющую роль в возникновении новых коллективов, научные интересы которых были нацелены на разработку этой проблематики. По инициативе Баева и при непосредственном его участии для координации работ был организован Научный совет по проблемам биотехнологии АН СССР.

В 1980-е годы ученый обратился к  новой в то время области изучения структуры и функции генома человека. Для организации исследований в  этой области им был создан специальный  Научный совет по проблемам генома человека. До конца своих дней он патронировал отечественные работы в области генной инженерии, добивался  их государственной поддержки. Инициатор  создания государственной программы  «Геном человека» (1988) (11).

7. Шемякин Михаил Михайлович

26 июля 1908 –  25 июня 1970

Советский химик-органик, академик, Герой  Социалистического Труда. Его научная  деятельность сыграла важную роль в  становлении современной биоорганической  химии.

Первой крупной научной работой  М. М. Шемякина было исследование гидролитических  и окислительно-гидролитических  превращений органических соединений. На основе представлений о механизме  окислительно-гидролитических превращений  М. М. Шемякин и советский биохимик академик А. Е. Браунштейн в 1952—1953 гг. разработали  общую теорию процессов переаминирования, являющихся основой обмена азота  у живых организмов. В реакции  переаминирования аминогруппы переносятся  от аминокислот на органические кислоты, не содержащие азот, но имеющие в своем составе кетогруппу. Это открытие позволило объяснить, как в организме образуются азотсодержащие соединения, в том числе белки. Исследования окислительно-гидролитических процессов позволили также выяснить механизмы превращения 
ряда сложных антибиотиков.

М. М. Шемякин был одним из первых, кто оценил большое теоретическое  и практическое значение антибиотиков. Работа по созданию новых антибиотиков открыла широкие горизонты в  области органического синтеза. Он первым синтезировал очень важный антибиотик — тетрациклин. Ученый был  одним из авторов фундаментального труда «Химия антибиотиков».