НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1980 г. / ХИМИЯ / ПОЛ БЪРГ

Пол Бърг (Paul Berg)

30 юни 1926 г.

Нобелова награда за химия (заедно с Уолтър Гилбърт и Фредерик Сангър)

(За фундаменталните му изследвания на биохимията на нуклеиновите киселини, особено на рекомбинантната ДНК.)

Американският биохимик Пол Бърг е роден в Ню Йорк, в Бруклин. Той е един от тримата синове на Хари Бърг и Сара (Бродски) Бърг. Завършва през 1943 г. средното училище „Ейбрахам Линкълн“ и постъпва в Пенсилванския държавен колеж, за да учи биохимия, но му се налага да прекъсне обучението си заради служба във военноморските сили на САЩ през 1944-1946 г. През 1946 г. се връща в Пенсилванския държавен колеж и го завършва през 1948 г., като получава степента бакалавър по биохимия. След завършването на колежа работи в университета „Уестърн ризърв“ (днес университет „Кейз уестърн ризърв“) в Кливланд (щат Охайо), където през 1952 г. му е присъдена докторска степен. През 1952-1953 г. като следдокторски стипендиант (тази стипендия се дава за една година след защита на докторска дисертация) се занимава с изследователска дейност в Института по цитофизиология в Копенхаген, а след това в продължение на една година продължава същите изследвания заедно Артър Корнбърг във Вашингтонския университет в Сейнт Луис. През 1955 г. става асистент-професор по микробиология във Вашингтонския университет, през 1959 г. – адюнкт-професор в Станфордския университет, а през 1969 г. ръководи там катедрата по биохимия.

Работейки под ръководството на Корнбърг, Бърг проучва химичния състав на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) и рибонуклеиновата киселина (РНК). Молекулата (полимер) на ДНК се състои от две полинуклеотидни вериги, всяка от които представлява линейна последователност от молекули на мономери, наречени нуклеотиди. На свой ред всеки нуклеотид е азотна основа, а тяхната комбинация свързва полинуклеотидните вериги. Тази структура е свързана с други нуклеотиди и образува полипептидна верига. Програмите са заложени в особени кодони – съчетания от нуклеоти, намиращи се редом във веригата на ДНК, които включват и „инструкции“ за синтезиране на протеини от аминокиселини. Различните видове РНК изпълняват специфични функции за залагане на информация в протеините. Към протеините се отнасят и ензимите – катализатори, които завършват веригата с определени азотни основи или предизвикват обединение на отделни звена от веригата.

В Станфорд Бърг започва да се интересува особено от ролята на транспортните рибонуклеинови киселини (тРНК). Тези вещества пренасят аминокиселините на определено място по време на синтеза на протеина. В процеса на синтеза единият край на тРНК съответства на част от програмната последователност, а другият носи специален инструктивен аминокиселинен кодон (нуклеотиден триплет). Видовете аминокиселини имат свои молекули на тРНК, чиято структура описват през 1965 г. Робърт У. Холи, Хар Гобинд Корана и Маршал У. Ниренбърг. Бърг, като изолира в чист вид различни тРНК и ензими, хвърля светлина върху ролята на тРНК за синтеза на белтъчини.

В средата на 60-те години са изучени детайлно гените на прокариотите (микроби, които нямат оформено клетъчно ядро, каквито са бактериите). Голяма част от знанията за тях са получени благодарение на това, че няколко различни вируса могат да влязат в клетката на бактерията Escherichia coli и като попаднат веднъж там, да заменят някои ДНК на бактерията със свои ДНК, като карат по този начин бактерията да произвежда вирусен протеин. Освен това, тъй като всеки вид вирус засяга специфични протеини, вирусите са необходими за изолиране и химично манипулиране на гените, които Escherichia coli има. Бърг иска да знае може ли да бъде разработен подобен метод за анализ и опериране с по-сложните гени на многоклетъчните организми, включително и на човешкия организъм.

Като продължава тази посока на изследванията си, Бърг си взема една годна отпуска за научна работа в института „Солк“, където си сътрудничи с Ренато Дулбеко. Дулбеко проучва там открития малко преди това вирус, наречен полиома, който предизвиква поява на рак при гризачите. Полиомата е за Бърг особено интересна не само защото може да се придвижва между клетки на млекопитаещи в лабораторна вана, но и защото нейната ДНК може „да влиза“ и „да излиза“ от ДНК клетките, в който е попаднал вирусът. Така полиомата действа в много отношения също като добре изучените бактериални вируси, но може да бъде използвана за изследване на клетките на млекопитаещите.

Като се връща през 1968 г. в Станфорския университет, Бърг пристъпва към проучване на подобния вирус-40 (SV40) – вирус, който предизвиква поява на рак при маймуните и е тясно свързан с полиомата. Скоро обаче разбира, че този вирус може да служи по-добре като направляващ, ако бъде променен по такъв начин, че да включва този участък от спиралата на ДНК клетката на млекопитаещото, който експериментторът си избере. Молекулите на ДНК, съдържащи материал, взет от повече от един вид организъм, се наричат рекомбинантни молекули на ДНК. Въпреки че рекомбинантните молекули на ДНК се срещат в природата при живите организми, Бърг предполага, че могат да бъдат изучени по-добре, ако се получат в лабораторни условия.

Бърг започва първия си експеримент за получаване на рекомбинантна молекула на ДНК приблизително през 1970 г., като взема за тази цел SV40 и добре проучения вирус Escherichia coli (бактериофаг λ). Ученият добавя специфични ензими към тези невзаимодействащи си в обикновени условия организми и разкъсва техните ДНК на такива места, че да могат да бъдат рекомбинирани. Този начин се оказва обаче доста спорен. Много учени се опасяват, че изкуствените вируси могат да създават нови, предизвикващи рак, и по тази причина Бърг прекъсва опитите си с рекомбинантните молекули на ДНК. През следващите няколко години той съсредоточава вниманието си върху разработване на по-действен и по-точен начин за опериране със SV40.

През 1974 г., с активното участие на Бърг, загрижен от потенциалната опасност, свързана с проучването на рекомбинантни молекули на ДНК, върху изследванията им е наложен годишен мораториум. През следващата година ученият е председател на международна конференция, набелязала генерална линия за такъв вид изследвания. Но когато разбират, че технологията на изучаване на рекомбинантните молекули на ДНК не е толкова опасна, както се мисли отначало, учените престават да следват по-рано изработените правила. Технологията, разработена от Бърг и неговите колеги, позволява не само да се оперира с гените за създаване на нови фармакологични средства, като интерфероните и хормоните на растежа, но и да се проникне за първи път толкова дълбоко в молекулярната биология на висшите организми.

След получаването на Нобеловата награда Бърг продължава да се занимава с научно-изследователска работа в Станфордския университет, усъвършенствайки разработения от него метод за молекулярен анализ на гените на висшите животни. От 1970 г. е професор по биохимия в Медицинския център на Станфордския университет.

През 1947 г. Бърг се жени за Милдред Леви. Семейството има един син.

Освен с Нобелова награда Бърг е удостоен с наградата Ели Лили на Американското химическо дружество (1959 г.), с наградата В. Д. Мития на Института по молекулярна биология (1974 г.), с ежегодната награда на фонда „Гарднър“ (1980 г.), с наградата Албърт Ласкър за фундаментални медицински изследвания (1980 г.) и с наградата на Нюйоркската академия на науките (1980 г.). Член е на Националната академия на науките, на Американската асоциация за съдействие на развитието на науката, на Американската академия на науките и изкуствата, на Американското дружество на биохимиците и на Американското химично дружество. Удостоен е с почетни степени от Рочестърския и Йейлския университет.

Превод от руски: Павел Б. Николов