НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1972 г. / ХИМИЯ / УИЛЯМ СТАЙН

Уилям Стайн (William Stein)

25 юни 1911 г. – 2 февруари 1980 г.

Нобелова награда за химия (заедно със Кристиан Анфинсен и Станфорд Мур)

(За приноса му към изясняването на връзката между химичната структура и каталитичната активност на активния център на молекулата на рибонуклеазата .)

Американският биохимик Уилям Хауърд Стайн е роден в Ню Йорк. Той е второто от трите деца на Беатрис (Борг) Стайн и бизнесмена Фрид М. Стайн. Учи в училището „Линкълн“ – прогресивно учебно заведение към учителския колеж на Колумбийския университет. Занимавайки се в предпоследния и последния клас на училището, той посещава и занятия в академията „Филипс Екзетър“ в Андовър (щат Масачузетс).

През 1929 г. Стайн постъпва в Харвардския университет и след четири години получава степента бакалавър по химия. Продължава да учи химия в Харвард, но през първата година успехите са му толкова лоши, че е на ръба да изостави заниманията си. Вместо това обаче решава да се заеме с биохимия и през 1934 г. се мести в Колежа за лекари и хирурзи към Колумбийския университет. Като намира там стимулите за интелектуална дейност, които не му достигат, той – по неговите думи – „за кратко време проучва огромно количество материали“. За дисертацията си, посветена на аминокиселинното съдържание на протеина еластин, получава през 1938 г. докторска степен. Като другите протеини и еластинът има голяма молекула, състояща се от аминокиселини, свързани заедно с полипептидни вериги. Макар че структурата на еластина остава по това време неясна, дисертацията на Стайн е крачка напред за разбирането на нейните съставки.

След като получава докторска степен, Стайн започва да работи в института за медицински изследвания „Рокфелер“ (днес университета „Рокфелер“) в Ню Йорк под ръководството на Макс Бергман, за когото по-късно се изказва като за „един от най-великите специалисти на ХХ век в областта на химията на протеините“. В института „Рокфелер“ Стайн е определен да работи в една група със Станфорд Мур: двамата трябва да намерят по-ефективни методи за анализ на аминокиселините в протеините.

Когато Съединените щати влизат във Втората световна война, Мур е призован в армията. Той е назначен във Вашингтон, а Стайн и неговите колеги от института „Рокфелер“ работят над проекти, свързани с военни целе, към Управлението за научни изследвания и развитие на САЩ. През 1944 г. Бергман умира. Но след края на войната, през 1945 г., директорът на института „Рокфелер“ Хърбърт С. Гасер предлага на Стайн и Мур да продължат започнатите по-рано изследвания в областта на количествения анализ на аминокиселините.

По това време двамата вече могат да използват откриитя и имащ важно значение начин за разделяне и пречистване на протеините, разработен през 1944 г., когато английските химици Арчър Мартин и Ричард Синг прилагат метода на хартиената хроматография за решаване на биохимични проблеми. При този метод аминокиселините, които са изолирани от пептидната верига, се разделят при преминаването си през специална филтърна хартия с характерна и различна за всяка от тях скорост.

Въпреки че методът на хартиената хроматография се оказва доста плодотворен, все пак не осигурява такова количество от данни за аминокиселините, каквото е необходимо на Стайн и Мур за техните изследвания. Английският химик Фредерик Сангър им предлага да използват метода на колонната хроматография, при който анализираният разтвор се пропуска в тръбичка с вещество, поглъщащо компонентите на разтвора с различна скорост и така, в резултат от това поглъщане, те могат да се наблюдават във вид на отчетливи ивици в адсорбиращия пълнеж на колоната. Като използват за филтър картофено нишесте, Стайн и Мур за първи път постигат успех през 1948 г. Но преминаването на аминокиселинния разтвор през колоната отнема много време. За да ускорят този процес, двамата учени започват да използват като пълнеж йоннообменни смоли. Тези вещества, които сортират йоните на молекулите по техния електрически заряд и размер, осигуряват по-бързо получаване на резултати и по-голяма отчетливост отколкото при пълнежа от нишесте.

Когато става през 1954 г. професор в института „Рокфелер“, Стайн вече е анализирал аминокиселините, открити в най-различни протеини. Основните си усилия той съсредоточава върху фермента рибонуклеаза, един от многото хиляди органични катализатори, които регулират химичните реакции в живите организми. Въпреки че Джеймс Б. Съмнър и Джон Х. Нортроп дакозват още през 30-те години протеиновата природа на ферментите, тяхната молекулярна структура остава неясна до средата на 50-те години. Смята се, че разликите в техните функции отразяват разликите в молекулярната им структура.

Стайн и Мур установяват последователното редуване на аминокиселините в рибонуклеазата. С помощта на метода на йоннообменната хроматография те получават висококачествени образци от фермента. Като разрушават химичните връзки в протеина и се сдобиват със смес от петнадесет пептида, те разделят пептидите, използвайки метода на хроматографията, и установяват последователното редуване на аминокиселините, а през 1960 г. съобщават за своите открития. Благодарение на получените от тях резултати други учени от университета „Рокфелер“ успяват да достигнат през 1967 г. до заключението за тримерната конфигуряциа на рибонуклеазата, потвърждавайки по този начин предсказаното от Стайн и Мур местоположение на активния център на молекулата.

Стайн си сътрудничи с Мур не само при изследването на рибонуклеазата. Двамата изучават заедно структурата и функциите на дезоксирибонуклеазата на панкреаса – фермент, който хидролизира (разцепва) дезоксирибонуклеиновата киселина. Интересът на Стайн към разпространението на научна информация кара ученият да посвети значителна част от своето време на „Списанието за биологична химия“ („Journal of Biological Chemistry“), където от 1958 до 1961 г. е редактор, през 1962 г. е член на редакционния съвет, от 1964 до 1968 г. е заместник на главния редактор, а от 1968 до 1971 г. е главен редактор.

През 1936 г. Стайн се жени за Фоеб Хокстайндър. Семейството има трима сина. През 1969 г. ученият заболява тежко. Въпреки че е парализиран и е прикован към инвалидна количка, Стайн запазва жив интерес към научните изследвания до последния ден от живота си. Неговият колега Станфорд Мур, с когото работи цял живот, се изказва за него като за „плодотворен и блестящ биохимик“.

Освен Нобелова награда Стайн и Мур получават награда за достижения в областта на хроматографията и електрофорезата (1964 г.) и медала Теодор Уилям Ричардс (1972 г.) на Американското химическо дружество. През 1968-1969 г. Стайн е председател на американския Държавен комитет по биохимия. Ученият е попечител на болницата „Монтефиоре“ и е член на консултативния медицински съвет към медицинското училище на Еврейския университет.

Превод от руски: Павел Б. Николов