Нобелови лауреати – 1959 година

Артър Корнбърг (Arthur Kornberg)

3 март 1918 г. – 26 октомври 2007 г.

Нобелова награда за физиология или медицина (заедно със Северо Очоа)

(За откриването на механизмите за биохимичен синтез на рибонуклеиновите и дезоксирибонуклеиновите киселини.)

Американският биохимик Артър Корнбърг е роден в Бруклин (район на Ню Йорк). Негови родители са Джозеф Корнбърг и Лена (Кац) Корнбърг. Начално образование Артър получава в държавно училище в Ню Йорк. Надарен с великолепни способности, на 15 години той завършва средното училище „Ейбрахам Линкълн“. След това получава стипендия за „Сити колидж“ в Ню Йорк, записва се в началния медицински курс и започва да се занимава с биология и химия. През 1937 г. получава степента бакалавър с отличие и постъпва в медицинското училище на Рочестърския университет. Там проявява интерес към научната страна на медицината и към биохимията на ферментите – белтъчни съединения, изпълняващи функцията на катализатори, иначе казано – на ускорители на клетъчните биохимични реакции. По време на следването си в университета заболява от инфекциозен хепатит, а когато оздравява, пише първата си научна статия „Поява на жълтеница у един иначе здрав студент по медицина“ („The Occurrence of Jaundice in an Otherwise Normal Medical Student“).

През 1941 г. Корнбърг получава медицинска диплома и започва едногодишна специализация в болницата „Стронг“ към Рочестърския университет. Когато започва Втората световна война, той е призован на служба като лейтенант от бреговата охрана. В края на 1942 г., заради медицинското си образование, е назначен в службата по здравеопазване на Съединените щати и е зачислен към отдела по физиология на Националния институт по здравеопазването в Бетезда (щат Мериленд).

След края на войната Корнбърг става асистент в лабораторията на професор Северо Очоа в медицинското училище на Нюйоркския университет. През 1947 г. работи като изследовател в лабораторията на Кал Ф. Кори и Герти Т. Кори в медицинското училище на Вашингтонския университет в Сент Луис (щат Мисури). През същата година е назначен за ръководител на отдела по ензимология и метаболизъм в Националния институт по здравеопазване, а след три години получава длъжността научен сътрудник в Калифорнийския университет в Бъркли.

През тези години Корнбърг става признат авторитет в областта на биохимията на ферментите. Той започва да изучава също така образуването на коферменти – термостабилни водоразтворими компоненти на ферментите - в клетките. Участието на коферментите във ферментационните реакции се свежда до пренасянето на малки химически групи от една молекула до друга. Корнбърг открива, че два кофермента - дифосфопиридинуклеотид (ДФН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД) – се образуват в резултат от реакцията кондензация; при това от молекулата, от която се образува кофермента, се отделя неорганичен фосфат. Той изказва предположението, според което синтезът на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) също може да включва подобен етап на кондензация.

Начинът на образуване на ДНК в клетките е същевременно един от централните проблеми в биологията и генетиката. През 40-те години е установено, че гените са образувани от части на молекулите на ДНК. Тъй като именно гените управляват биосинтеза на клетъчните белтъчини, тоест на ферментите, те регулират и биохимичните процеси в клетките. Най-важното откритие в тази област е направено през 1953 г., когато Франсис Крик и Джеймс Д. Уотсън, които работят в Кеймбриджкия университет, установяват химическата структура на ДНК. Те откриват, че молекулата на ДНК е усукана в двойна спирала по подобие на вита стълба. Отвън на спиралата се разполагат два слоя дезоксирибоза (петатомен въглехидрат), съединени с фосфатни връзки. Тези два слоя вътре в спиралата са свързани посредством двойки азотни бази („стъпалата на стълбата“), между които има водородни връзки. С помощта на тримерния модел, създаден от Уотсън и Крик, учените могат най-сетне да изследват биологичния синтез на ДНК. Оказва се, че двете половини на молекулата на ДНК се разделят първоначално като отваряне на цип. По-нататък до всяка половина се синтезира огледално изображение. Последователността на азотните бази, или нуклеотидите (един от компонентите, на които се разделя ДНК под въздействието на нуклеазата), изпълнява ролята на матрица за синтеза на новите молекули.

През 1953 г. Корнбърг е назначен за професор по микробиология и за завеждащ катедрата по микробиология в медицинското училище на Вашингтонския университет в Сент Луис. Правейки там изследвания, той изолира и пречиства фермента, отговарящ за синтеза на ДНК при бактерията Escherichia coli. Корнбърг го нарича ДНК полимераза. С помощта на ДНК полимеразата той и неговите колеги успяват да синтезират през 1957 г. ДНК, но за нейната точна репликация попречва замърсяването на сместа в епруветката. Тъй като последователността на нуклеотидите се оказва нарушена, получената ДНК е биологически неактивна, тоест не може да служи като матрица за синтеза на други молекули ДНК. По това време Северо Очоа синтезира молекула на рибонуклеиновата киселина (РНК) – нуклеинова киселина, която прилича на ДНК. Една от функциите на РНК е да пренася генетичната информация от ДНК до мястото на синтезирането на белтъчините.

През 1959 г. Корнбърг е назначен на длъжността професор по биохимия и завеждащ катедрата по биохимия в Станфордския университет в Пало Алто (щат Калифорния). Там той продължава изследванията си в областта на биосинтеза на ДНК. Той и неговият колега Мерън Гулиън, а също така Робърт Синшмайер, работещ в Калифорнийския технологичен институт в Пасадена, изучават един от вирусите, поразяващи бактерията Е. coli. През 1967 г., използвайки вируса на Синшмайер като матрица, Корнбърг и Гулиън получават за първи път в епруветка биологически активна ДНК. На специалната конференция, свикана за оповестяване на това откритие, Корнбърг казва, че пред тяхната лаборатория стоят две задачи за изследване на ДНК: „да се проучи фината химическа структура… на ДНК полимеразата“ и „да се разбере по какъв начин се регулира синтеза на ДНК в клетката“.

Изолирането и пречистването на полимеразата и репликацията на ДНК са изключителни достижения в биохимията. Те стават основа за изследване на направленията при репликиране на генетичния материал в клетката. На ключов етап от описания от Корнбърг синтез на ДНК действа катализатор – ферментът полимераза, тоест белтъчина, катализираща синтеза на веригата ДНК в съответствие с инструкциите, съдържащи се в матрицата. Тези инструкции се основават на това, че нуклеотидите на ДНК чрез водородните връзки се съединяват помежду си – аденинът с тимина, а гуанинът с цитозина. Изследванията на Корнбърг отварят нови насоки не само в биохимията и генетиката, но и в лечението на наследствените болести и на рака.

През 1943 г. Корнбърг се жени за Силви Рут Леви, изследователка в областта на биохимията. Семейството има трима синове.

Корнбърг е автор на книгите „Ензимният синтез на ДНК“ („Enzymatic Synthesis of DNA“, 1961 г.), „Биосинтезът на ДНК“ („Biosynthesis of DNA“, 1964 г.) и „Синтезът на ДНК“ („DNA Synthesis“, 1974 г.). Той е награден с наградата Пол Луис за химия на ферментите на Американското химическо дружество (1951 г.), с Наградата за научни постижения на Американската медицинска асоциация (1968 г.), с наградата Луси Уортъм Джеймс на Дружеството по медицинска онкология (1968 г.), с наградата Борден за медицински изследвания на Асоциацията на американските медицински колежи (1968 г.) и с Националния медал за научни постижения на Лондонското кралско научно дружество (1979 г.). Член е на Националната академия на науките на САЩ, на Американската академия на науките и изкуствата и на Американското дружество на учените биолози, а също така е чуждестранен член на Лондонското кралско научно дружество.

Превод от руски: Павел Б. Николов