Скулачев Петрович - Рассказы о биоэнергетике

Используя новый метод, нам удалось добиться фотопотенциалов до 0,3 вольта, что превышает величину, необходимую для энергообеспечения синтеза АТФ.

Затем последовали годы работы по проверке других белков — генераторов протонного потенциала, совершенствованию метода встраивания белков в мембрану, стабилизации самой мембраны. Выдающиеся качества Л. Драчева как виртуозного физика-экспериментатора позволили разработать универсальный метод, позволяющий измерять перенос протонов внутри мембраны за время, равное одной десятимиллионной доле секунды.

Сегодня опыт Л. Драчева воспроизведен в десятках других лабораторий у нас в стране и за рубежом. Электрическая часть хемиосмотической гипотезы получила свое окончательное подтверждение.

О своей догадке, что бактериородопсин может быть генератором протонного потенциала, мне рассказал У. Стокениус в феврале 1973 года в Нью-Йорке. Он разложил свои графики на столе, креслах и необъятной двуспальной кровати в номере отеля и спросил, что я, как митчельянец, обо всем этом думаю. Вскоре выяснилось, что он не меньший митчельянец, чем я, и что мы думаем с ним одинаково: открыт новый тип фотосинтеза, где вместо хлорофилла работает бактериородопсин.

Из Нью-Йорка я отправился в Итаку, к Э. Ракеру, и рассказал ему о данных Стокениуса. По реакции собеседника я понял, что все это он слышит впервые. Помнится, у меня даже были сомнения, имею ли я право рассказывать о бактериородопсине без разрешения Стокениуса, и я даже порывался позвонить ему в Сан-Франниско. Но Ракер отговорил меня, сказав, что сейчас в Калифорнии четыре часа утра и вряд ли Стокениус будет в восторге от звонка.

Последняя капля

А пять месяцев спустя Ракер уже докладывал на очередном международном биохимическом конгрессе о своей совместной работе со Стокениусом. Это был знаменитый «опыт с химерой».

Ракер и Стокениус взяли АТФ-синтетазу из митохондрий сердца быка, бактериородопсин из галофильных бактерий и фосфолипиды из соевых бобов и получили новый тип составленных из веществ всех трех царств живого мира: животного, бактериального и растительного. Протеолипосомы при освещении синтезировали АТФ.

Бычья АТФ-синтетаза катализировала фотофосфорилирование! Это был результат, чудовищный с точки зрения сторонника химической или конформационной схемы сопряжения.

Даже самым яростным противникам хемиосмотической теории было ясно, что бактериородопсин не может образовывать каких-либо химических соединений предшественников АТФ. Не могла идти речь и об обмене конформационной энергией между бактериородопсином и бычьей АТФ-синтетазой. Для этого потребовался бы тесный контакт двух названных белков, а было известно, что бактериородопсин занимает обширные участки (бляшки до 0,5 микрона в длину) в мембране бактерии, причем никаких других белков в этих бляшках не обнаруживается. Бактериородопсин делает свое дело без помощников.

«Оппозиция сдается!» писал мне в эти дни из Америки П. Хинкль.

Да, опыт Ракера и Стокениуса был воистину последней каплей, склонившей чашу весов в пользу хемиосмотической гипотезы.

В те дни мне довелось посетить Митчела в его Глинн Хаузе. Помню покрытые нежнейшей, только что взошедшей травой холмы, аллею вечнозеленых деревьев, ведущую к дому, и сам дом: освещенная жилая часть и затемненные лабораторные комнаты. В те январские дни 1974 года Англия пыталась бороться с энергетическим кризисом, сократив рабочую неделю. Митчел был этим страшно недоволен и грозился поставить на ближайшем холме ветряк, чтобы стать независимым от государственной энергетики.

Мне отвели большую комнату с нереально высоким потолком и огромными окнами, за которыми дремал сад. Был полный штиль.

Пытаясь уснуть, я обратил внимание на боль в ушах. Меня охватило какое-то беспокойство. Что-то было не так. Я не сразу сообразил, что все дело в тишине. В доме было абсолютно тихо. На милю вокруг ни жилья, ни шоссе, ни железной дороги. Я понял, что, пожалуй, впервые в жизни нахожусь в полной тишине. Пришло на ум, что Г. Лундегард, предтеча Митчела, тоже жил в уединенном доме, где размещалась его лаборатория... Уснуть мне удалось, лишь положив под голову ручные часы.

В хронологии своих встреч с Митчелом я обнаружил правильную периодичность: познакомившись в 1966-м, мы затем виделись раз в два года, по четным годам. Лишь после 1974 года наступил четырехлетний перерыв, и автора хемиосмотической гипотезы я повстречал вновь только в 1978-м, на съезде в Дрездене, где ему вручали высшую награду Федерации европейских биохимических обществ — медаль Г. Кребса. Это был уже не первый знак официального признания. За два-три года Митчел стал членом Королевского общества Великобритании, получил золотую медаль международного научного фонда США, премию Филдберга, а также и другие премии в Бостоне, в Нью-Йорке.

Свою лекцию перед европейскими биохимиками в Дрездене он мог, казалось бы, выдержать в спокойных тонах, популярно изложив суть своей уже доказанной и всемирно знаменитой гипотезы. Так нет же, он вновь, как и прежде, перегрузил доклад чрезмерным обилием идей и фактов, чтобы в конце неистово обрушиться на М. Викстрема, А. Ленинджера и кое-кого из других биоэнергетиков, теперь уже занятых, по существу, разработкой деталей его теории.

Принцип Митчела

Речь шла о механизме образования и использования протонного потенциала в биологических мембранах. Согласившись с тем, что протонный потенциал есть фактор, сопрягающий дыхание и фосфорилирование, биоэнергетики занялись исследованием устройства ферментов, образующих протонный потенциал. Посыпались самые различные предложения: каждый имел наготове свой собственный «чертеж» белка - генератора электроэнергии. Вот тут-то фигура Митчела вновь оказалась в самом центре полемики.

Дело в том, что еще в 1966 году, в первой «Серой книге» он имел неосторожность дать конкретные схемы главных узлов постулированного им механизма превращения энергии. Впоследствии Ракер счел это за достоинство и даже вывел некое правило, звучащее примерно так: «Если вы выдвинули блестящую новую гипотезу, но не изложили ее в деталях, вас, вероятно, будут игнорировать. Если вы хотите привлечь внимание к своему детищу, без колебаний включите в изложение несколько пунктов, которые несущественны для главной темы, но зато могут быть атакованы оппонентами». Отсутствие резонанса от первой краткой публикации Митчела в 1961 году Ракер объясняет именно тем, что неясно было, как атаковать новую гипотезу.