Анатолий Клёсов - Интернет: Заметки научного сотрудника

Но я выбрал несколько другой аспект химической энзимологии. Который имел дело не с самими скоростями ферментативных реакций, а со специфичностью ферментативного катализа. Со скоростями и ускорениями действия ферментов ко времени моего появления в этой области науки в целом разобрались. А вот почему ферменты так чувствительны к строению субстратов, которые они превращают, было непонятно.

Приведу пример. Если взять, скажем, метанол (СH 3OH) и его окислить кислородом (в формальдегид), то скорость окисления будет равна определенной величине, зависящей от условий реакции (температуры и концентрации реагентов в первую очередь). Если увеличить длину молекулы до этанола (СH 3—CH 2OH), то скорость окисления (в ацетальдегид) не будет сильно отличаться. Она немного упадет. Если последовательно брать пропанол (CH 3—CH 2—CH 2OH), бутанол (СH 3—CH 2—CH 2—CHOH), пентанол, или амиловый спирт (СH 3—CH 2—CH 2—СH 2—CНОН), гексанол (СH 3—CH 2—CH 2– CH 2—CH 2—CH 2ОН) и так далее, вплоть, скажем, до деканола (СH 3—CH 2– CH 2—СH 2—CH 2—CH 2—CH 2—CH 2—CH 2—CH 2ОН), то скорость окисления всех этих молекул будет примерно одинаковой.

Ситуация будет совершенно другой, если окисление этих молекул проводить ферментами. С удлинением цепи на каждую метиленовую группу (СН 2) скорость ферментативной реакции будет возрастать примерно в десять раз. Иначе говоря, скорость окисления деканола будет в миллиард раз выше, чем скорость окисления метанола.

В этом и выражается специфичность ферментативного катализа. В данном случае – субстратная специфичность. Зависимость скорости ферментативной реакции от химической структуры субстрата. Разработка теории, объясняющей эти и подобные закономерности ферментативного катализа, и была сутью моей докторской диссертации, защищенной в 1977 году. Она называлась «Кинетико-термодинамические основы субстратной специфичности ферментативного катализа». На разработку этой теории ушло примерно девять лет начиная с моей дипломной работы, в которой описывались принципы субстратной специфичности двух ферментов – трипсина и химотрипсина. В моей кандидатской диссертации, через два с половиной года после защиты дипломной работы, описывалось в принципе то же самое, только на более обильном экспериментальном материале. Как я потом подсчитал, анализируя свой лабораторный журнал, вся моя кандидатская диссертация базировалась на экспериментах, которые я провел в течение всего двух недель. Все остальное – подготовительные опыты и неудавшиеся эксперименты. Но фишка в том, что заранее невозможно знать, что получится и что не получится. Знать бы прикуп…

К докторской диссертации в моем осмыслении принципов субстратной специфичности произошел качественный скачок. Помимо трипсина и химотрипсина я рассматривал еще десятка два других ферментов. Они катализировали совершенно другие реакции – гидролиза, переэтерификации, окисления. Причем катализировали превращения мономеров, олигомеров и полимеров. Как это все свести в одну теорию? Должен же быть какой-то общий принцип… И он нашелся. Я стал анализировать ферментативные реакции не химически, а физически, отвлекаясь от типа самих реакций. Я стал строить энергетические профили ферментативных реакций. И это позволило «уложить» все два десятка ферментов вкупе с сериями их субстратов в одну картину. Этот подход и описан в первом томе моего двухтомника «Ферментативный катализ», вышедшего в 1980 году и упомянутого выше. За это, в частности, мне и была присуждена Государственная премия СССР четыре года спустя.

Можно было в известных традициях академической науки продолжать разрабатывать эту нишу всю оставшуюся жизнь. Это давало бы гарантированное место в науке, гарантированные доклады на конференциях, симпозиумах и научных конгрессах, гарантированную научную школу, гарантированных учеников и все прочие гарантированные атрибуты академического толка. К моей теории придраться было, в общем-то, нельзя. Олесь Михайлович Полторак, профессор химического факультета МГУ, который был моим оппонентом на докторской диссертации и за которым ходила слава не только умнейшего и образованнейшего человека, но и совершенно въедливого критика, от которого пощады ждать не приходится, признался мне перед защитой, что ни к чему не может придраться. «У вас, – говорил, – диссертация, как шар, не за что укусить. Все так уложено и подогнано, что просто беда для оппонента».

Но меня после защиты понесло на другие темы: сначала ферментативный синтез антибиотиков, о чем уже выше писал, потом ферментативный гидролиз целлюлозы. Об этом еще расскажу. Это была моя любимая тема. Как вспомню, даже сейчас, много лет спустя, впадаю в мягкость, нежность и сентиментальность. Это – вершина бытия научным сотрудником в отношении предмета своих научных исследований.

Много раз я слышал вопрос: а как вам удалось в 30 лет стать доктором наук? Прямо вот так: раз – и всё? Ведь обычно написание докторской диссертации – это труд немалого количества людей на протяжении долгого времени. Поэтому часто докторские защищают в пятидесяти-, а то и в шестидесятилетнем возрасте. Сорокалетние док тора – это уже штучный товар. А тут – в тридцать… Я, честно говоря, не знаю, как на такие вопросы отвечать конкретно. Ведь конкретный ответ – это своего рода рецепт. Освоил его – и пожалуйста, защищай тоже в тридцать. Я попытаюсь ответить вроде как концептуально.

Сначала – банальность: надо действительно много работать. Ведь просто накопить экспериментальный материал, а это сотни и тысячи экспериментов, если говорить о естественных науках – физике, химии, биологии, – надо время. Я обычно работал в лаборатории и по выходным, и часто и днями и ночами. В этом отношении, да и во всех остальных тоже, я безмерно признателен моей жене Гале. Мы вместе учились на химфаке МГУ не только на одном курсе, но и в одной группе, в один год поженились (что неудивительно, поскольку это было взаимно), в один год защитили кандидатские диссертации, только я защищал в МГУ, а она – в Московском физико-техническом институте, МФТИ, или Физтехе. Она профессионально понимала, что такое научная работа, и помогала мне, как могла. Она рисовала для меня диссертационные плакаты, брала на себя всякие организационные хлопоты, и главное – отпускала без протестов меня на работу в любое время суток, сама занимаясь детьми. Я бесконечно обязан ей за поддержку, и мой долг ей безграничен и невыполним, хотя я и стараюсь обеспечить ей безбедную жизнь в качестве хоть какой-то компенсации за наши с ней трудные молодые годы. Это – самый главный фактор успеха моих ранних защит.