Клуг, Аарон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 2 апреля 2020 года; проверки требуют 10 правок.
Перейти к навигации Перейти к поиску
В Википедии есть статьи о других людях с фамилией Клуг.
Аарон Клуг
англ. Aaron Klug
Дата рождения 11 августа 1926(1926-08-11)
Место рождения Желвас (Жялва), Литва (ныне Укмергский район)
Дата смерти 20 ноября 2018(2018-11-20) (92 года)
Место смерти Кембридж, Великобритания
Страна
Род деятельности биохимик, молекулярный биолог, преподаватель университета, химик, биофизик
Научная сфера биохимия
Место работы
Альма-матер
Учёная степень профессор
Научный руководитель Дуглас Рейнер Хартри
Награды и премии

Премия Хейнекена (1979)
Премия Луизы Гросс Хорвиц (1981)
Нобелевская премия Нобелевская премия по химии (1982)
Силлимановская лекция (1984)
Медаль Копли (1985)

Золотой орден Мапунгубве
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Сэр Аарон Клуг OM (Арон Лазаревич Клуг; 11 августа 1926, Желвас (Жялва), Литва — 20 ноября 2018, Кембридж, Великобритания) — британский и южноафриканский учёный, биохимик. Лауреат Нобелевской премии по химии (1982) за разработку метода кристаллографической электронной микроскопии и разъяснение структуры биологически важного комплекса нуклеиновая кислота – белок.

Член Лондонского королевского общества (1969)[2], иностранный член Национальной академии наук США (1984)[3].

Биография

[править | править код]

Ранние годы жизни и образование

[править | править код]

Родился в литовском местечке Жялва в еврейской семье. Родителей его звали Лейзер Клуг и Бейля Клуг (в девичестве Силин). Когда Аарону было три года, Клуги переехали в Дурбан (Южная Африка), куда семья Бейли эмигрировала в начале XX века. Аарон посещал местную начальную школу.  В семье языком был идиш, но переехав в Южную Африку, они перешли на английский.

С 1937 по 1941 год Клуг учился в школе г. Дурбан. После того, как мальчик прочитал книгу Поля де Крайфа «Охотники за микробами», у него родился интерес к науке.

Поступив в 1942 году в Университет Витватерсранда в Йоханнесбурге, Клуг стал посещать подготовительный курс по медицине, однако лекции по физике его заинтересовали больше, поэтому он разработал собственные курсы по химии, физике и математике. К тому времени, когда в 1945 году он окончил университет, получив степень бакалавра естественных наук, его выбором стала физика.

В январе 1946 году Аарон переехал в Университет Кейптауна, чтобы пройти магистратуру. Там, помимо физики, Клуг изучал математику, философию и поэзию. Также занимаясь в Кейптаунском университете на выделенную ему стипендию, он изучил у одного из своих учителей, Реджинальда Уильяма Джеймса, метод рентгеновской кристаллографии и использовал его для исследования п-бромхлорбензола. По результатам исследований, Клуг опубликовал свою первую статью[4]. Получив в 1946 году степень магистра естественных наук, Клуг остался в Кейптаунском университете, чтобы продолжить свою работу с Джеймсом над изучением органических соединений с помощью дифракции рентгеновских лучей. Там, Аарон изобрёл метод[5], основанный на молекулярных преобразованиях, и использовал его для определения структуры трифенилена. Несмотря на то, что структура, созданная по его расчётам, оказалась неверной, Клуг был удостоен стипендии Британской империи (1851) и стипендии Роуз Болл в Тринити-колледже Кембриджа.

Карьера и научные исследования

[править | править код]

Клуг был принят сэром Лоуренсом Брэггом, директором Кавендишской лаборатории. Аарон хотел работать в совете по медицинским исследованиям у нобелевского лауреата 1962 года М.Перуца и работать над изучением структур белков, однако там не было свободных мест. Тогда Брэгг предложил Клугу изучать беспорядок в силикатах, однако Аарону не понравился данный проект, поэтому он, под руководством Д. Р. Хартри изучал структуру стали. В ходе проекта, Клуг создал математическую модель перехода аустенита в перлит, основанную на зарождении и росте кристаллов. Численно решив полученные дифференциалы, он показал, что его теоретические данные хорошо согласуются с экспериментальными. За эту работу он в 1952 году получил докторскую степень.

Однажды Профессор физиологии Джек Раффтон обратился к Хартри с проблемой в изучении диффузии кислорода через мембрану эритроцитов и его взаимодействия с гемоглобином. Поскольку математически эта задача была похожа на охлаждение стали, Клуг, совместно с Раффтоном, в течение 1953 года исследовал биохимические процессы обмена кислорода и оксида углерода в гемоглобине. Аарон рассчитал времена протекания биохимических процессов, показал, что теоретические данные соответствуют экспериментальным. Численные методы, разработанные в диссертации Клуга, были включены в работу по исследованию биохимических процессов гемоглобина[6].

Эти исследования усилили интерес учёного к рентгеновскому анализу биологических молекул, и к концу следующего года он получил стипендию Наффилда для работы в Бербекском колледже в Лондоне под руководством Джона Десмонда Бернала (1901—1971), бывшего преподавателя Перуца в Кембриджском университете. Он основал биомолекулярную исследовательскую лабораторию, которая занимала два здания на Торрингтон-сквер. Очень недолгое время Клуг изучал рибонуклеазу в научной группе Гарри Карлайла. Во время работы в лаборатории он познакомился с Розалиндой Франклин, чьё исследование по рентгеновскому анализу ДНК помогло в своё время Нобелевским лауреатам по физиологии или медицине (1962) Фрэнсису Крику и Джеймсу Уотсону установить структуру этой молекулы.

Она незадолго до этого приступила к исследованию вируса табачной мозаики. Она использовала рентгеноструктурный анализ для изучения волокон вируса. Полученные Франклин рентгеновские изображения, вызвали у Клуга большой интерес, и он подключился к этой работе. . Их первая совместная публикация касалась расщепления линий слоёв в рентгеновских изображениях волокон вируса табачной мозаики[7]. После смерти Франклин в 1958 году, Клуг установил, что вирус табачной мозаики представляет собой широкую спиралевидную структуру с повторяющимися фрагментами белка, причём генетический материал располагается вдоль внутренней поверхности белка[8].

В 1962 году Аарон вместе с его научной группой переехал в лабораторию молекулярной биологии в Кембридж, где в 1978 году Клуг стал одним из руководителей лаборатории. Там Клуг и его коллеги исследовали вирусы, вызывающие полиомиелит. Считалось, что они имеют сферическую форму, но их точная структура установлена не была: имевшаяся в то время в распоряжении исследователей методология рентгенографического эксперимента была в принципе недостаточной для получения удовлетворительного результата.

В ходе своей работы, Клуг хотел улучшить методы количественного и качественного анализа изображений микрофотографий. Опираясь на знания в области физики и рентгеновского анализа. Опираясь на знания в области физики и рентгеновского анализа, Клуг разработал новый метод, называемый кристаллографической электронной микроскопией, при котором изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, подвергается дифракции лазерным излучением. Получаемую в результате картину можно затем расшифровать и установить структуру анализируемого объекта.

Этот метод вооружил Клуга не только новым техническим подходом, но и определил процедуру проведения исследований, которые связывают воедино клеточную и молекулярную структуры. Он мог теперь изучать сложную биологическую систему, сначала вычленив её из клетки, затем получив подробную картину путём рентгеновского и химического анализов и, наконец, создав полное изображение всего устройства с помощью электронного микроскопа.

В 1972 году он начал применять этот метод при анализе хроматинов — соединений гистонов (особых белков) с ДНК, которые образуют хромосомы высокоорганизованных организмов. Следуя предположению Роджера Корнберга (1974) о том, что хроматин состоит из цепочки шариков или нуклеосом, каждая из которых содержит около 200 пар оснований ДНК, обёрнутых вокруг ядра гистонов, Фрэнсис Крик и Аарон предположили, что ДНК в нуклеосоме может иметь форму "извилистой спирали"[9]. В 1981 году Клугу и его коллегам удалось показать, что гистоны так туго свёрнуты в сферические клубки, что единственная нить ДНК человека длиной приблизительно в 2 метра укладывается в ядро клетки, диаметр которой меньше сотой доли миллиметра.

Разрешающая способность метода Клуга позволяет получить изображение большинства атомов химических элементов. Таким образом, химик имеет возможность непосредственно наблюдать молекулы и их комплексы.

В 1982 году Клугу была присуждена Нобелевская премия «за разработку метода кристаллографической электронной микроскопии и прояснение структуры биологически важных комплексов нуклеиновая кислота — белок». Во вступительном слове от имени Шведской королевской академии наук Б. Г. Мальмстрем заявил, что осуществлённое Клугом

«изучение вирусов выявило важный биологический принцип, согласно которому сложные молекулярные совокупности в клетках формируются спонтанно из своих компонентов. Исследование хроматина дало ключ к структурному контролированию прочтения генетической информации, заложенной в ДНК. В долгосрочной перспективе оно, безусловно, будет иметь решающее значение для понимания природы рака».

Продолжая исследование структуры вируса табачной мозаики и некоторых других вирусов, Клуг и его научная группа усовершенствовали количественный метод кристаллографической электронной микроскопии для вычисления трёхмерных карт изучаемых образцов. В дальнейшем интересы учёного переместились в область анализа структуры ДНК и РНК. В начале 1970-х Клуг присоединился к проекту Брайана Кларка и Френсиса Крика по анализу структуры тРНК. Входе работы они обнаружили, что наиболее упорядоченные кристаллы дают фенилаланин-тРНК дрожжей. В 1974 году учёные выпустили статью, где описали структуру тРНК[10]. В частности, была проанализирована пространственная структура рибозима, то есть каталитической РНК. Также был предложен механизм каталитического саморасщепление рибозима[11].

Обращение к внутренней структуре нуклеосома привело к пониманию того, как молекула ДНК упакована в хромосомах, а работа над фактором транскрипции, связанным с ДНК, привела к открытию нового домена — цинкового «пальцевого» участка. Результаты проекта показали возможность разработать многопальцевые белки, которые связывались бы с уникальным заданным сайтом в геноме.  Связывание может напрямую блокировать транскрипцию определённого гена или заставлять нуклеазу разрезать ДНК и, следовательно, делать возможной модификацию в конкретном сайте.  Эти идеи были экспериментально подтверждены[12]. Интеллектуальная собственность, воплощённая в этих результатах, побудила Аарона и Йен Чу в 1999 году основать дочернюю компанию под названием Gendaq для разработки и использования технологии цинковых пальцев.  В 2001 году Gendaq была куплена компанией SangamoBiosciences, ныне SangamoTherapeutics, которая продолжает разрабатывать и применять эту технологию.

В 1978 году Клуг стал одним из руководителей лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований в Кембридже и продолжил вести научную работу, сохраняя верность ранее избранной теме.

В 1995 году Клуг был избран президентом Лондонского Королевского общества и награждён орденом «За заслуги».

Почести и награды

[править | править код]

1969 Член королевского общества (президент 1995–2000)

1979 Премия Хейнекена Королевской Нидерландской академии искусств и наук

1981 Премия Луизы Гросс Хорвиц, Колумбийский университет

1982 Нобелевская премия по химии

1983 Золотая медаль за заслуги, Университет Кейптауна

1983 Почётный член Тринити колледжа, Кембридж

1984 Иностранный член-корреспондент Национальной академии наук США

1984 Почётный доктор Еврейского университета Иерусалима

1985 Медаль Копли

1988 Рыцарь-бакалавр

1993 Почётный член Питерхауса, Кембридж

1995 Орден заслуг

1998 Учредитель академии медицинских наук

Семья

[править | править код]

Аарон женился на Либе Боброу в 1948 году. Аарону было 22, Либе – 19. Их сыновья, Адам и Девид, родились в 1954 и 1962 году, соответственно. Адам был профессором в области финансов и истории экономики, он скончался в 2000 году. Дэвид является соучредителем и председателем Института Химической биологии Имперского колледжа Лондона.

Интересные факты

[править | править код]

Помимо науки, у Аарона были обширные знания в области философии, древней истории и нумизматики, литературы, живописи и политики. Одной из немногих тем, которые не представляла особого интереса для Клуга, была музыка. В 1962 году он был избран членом Питерхауса. Он был директором по естественнонаучным исследованиям и преподавал физику многим поколениям студентов до своей отставки в 1993 году. По словам Клуга, преподавание курсов оптики дало ему ценный опыт, когда речь зашла о его разработках в области анализа изображений. Он наслаждался общением с молодёжью и с интересом следил за развитием своих учеников.

Научные работы

[править | править код]
  • Architecture of plant viruses // Biochem. J. 1963. V. 88. P. 24;
  • An optical method for the analysis of periodicities in electron micrographs, and some ovservations on the mechanism of negative straining // J. Mol. Biol. 1964. V. 10. (with J. Berger).

Общественная деятельность

[править | править код]

В 1992 году подписал «Предупреждение человечеству»[13].

В 2016 году подписал письмо с призывом к Greenpeace, Организации Объединённых Наций и правительствам всего мира прекратить борьбу с генетически модифицированными организмами (ГМО)[14][15][16].

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ 1 2 3 4 Freebase (англ.) — 2007.
  2. ↑ Aaron Klug  (англ.) (архивированная ссылка)
  3. ↑ Aaron Klug Архивная копия от 3 января 2018 на Wayback Machine  (англ.)
  4. ↑ A. Klug. Crystal Structure of Para-bromochlorobenzene (англ.) // Nature. — 1947-10. — Vol. 160, iss. 4069. — P. 570–570. — ISSN 1476-4687. — doi:10.1038/160570a0.
  5. ↑ A. Klug. The application of the Fourier-transform method to the analysis of the structure of triphenylene, C18H12 (англ.) // Acta Crystallographica. — 1950-05-02. — Vol. 3, iss. 3. — P. 176–181. — ISSN 0365-110X. — doi:10.1107/S0365110X50000434. Архивировано 2 июня 2018 года.
  6. ↑ Klug A., Kreuzer F., Roughton F. J. W. Simultaneous diffusion and chemical reaction in thin layers of haemoglobin solution // Proceedings of the Royal Society of London. Series B-Biological Sciences. — 1956. — Т. 145, № 921. — С. 452-472.
  7. ↑ R. E. Franklin, A. Klug. The splitting of layer lines in X-ray fibre diagrams of helical structures: application to tobacco mosaic virus (англ.) // Acta Crystallographica. — 1955-12-10. — Vol. 8, iss. 12. — P. 777–780. — ISSN 0365-110X. — doi:10.1107/S0365110X55002399. Архивировано 4 июня 2018 года.
  8. ↑ A. Klug, J. T. Finch, Rosalind E. Franklin. Structure of Turnip Yellow Mosaic Virus (англ.) // Nature. — 1957-03. — Vol. 179, iss. 4561. — P. 683–684. — ISSN 1476-4687. — doi:10.1038/179683b0. Архивировано 9 августа 2020 года.
  9. ↑ Crick F. H. C., Klug A. Kinky helix // Nature. — 1975. — Т. 255, № 5509. — С. 530-533.
  10. ↑ J. D. Robertus, Jane E. Ladner, J. T. Finch, Daniela Rhodes, R. S. Brown. Structure of yeast phenylalanine tRNA at 3 Å resolution (англ.) // Nature. — 1974-08. — Vol. 250, iss. 5467. — P. 546–551. — ISSN 1476-4687. — doi:10.1038/250546a0. Архивировано 18 ноября 2019 года.
  11. ↑ Scott W. G., Finch J. T., Klug A. The crystal structure of an AII-RNAhammerhead ribozyme: A proposed mechanism for RNA catalytic cleavage // Cell. — 1995. — Т. 81, № 7. — С. 991-1002.
  12. ↑ Yen Choo, Isidro Sánchez-García, Aaron Klug. In vivo repression by a site-specific DNA-binding protein designed against an oncogenic sequence (англ.) // Nature. — 1994-12. — Vol. 372, iss. 6507. — P. 642–645. — ISSN 1476-4687. — doi:10.1038/372642a0. Архивировано 20 января 2022 года.
  13. ↑ World Scientists' Warning To Humanity (англ.). stanford.edu (18 ноября 1992). Дата обращения: 25 июня 2019. Архивировано из оригинала 6 декабря 1998 года.
  14. ↑ 107 Nobel laureates sign letter blasting Greenpeace over GMOs. Дата обращения: 30 июня 2016. Архивировано 29 июня 2016 года.
  15. ↑ Laureates Letter Supporting Precision Agriculture (GMOs). Дата обращения: 30 июня 2016. Архивировано 7 июля 2016 года.
  16. ↑ Список нобелевских лауреатов подписавших письмо. Дата обращения: 30 июня 2016. Архивировано 2 сентября 2017 года.

Литература

[править | править код]

Ссылки

[править | править код]
Научные и академические посты
Предшественник:
Майкл Атья 		Президент Королевского общества
1995—2000 		Преемник:
Роберт Мэй
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Клуг,_Аарон&oldid=140254066