Рибонуклеиновые кислоты

Химический состав цитоплазматических частиц Клода вызвал интерес исследователей. Особенно озадачил их уровень РНК – соединения, которое иногда называли еще зимонуклеиновой кислотой в память о дрожжах – организме, в котором она, как казалось, встречалась чаще всего. Известия из института Рокфеллера привлекли внимание эмбриолога Жана Браше, работавшего в Свободном университете в Брюсселе¹. В былые годы он занимался разработкой методов дифференциальной гистохимической окраски ДНК и РНК, с помощью которой эти соединения можно было определять количественно в разных тканях, в органеллах клеток и различных организмах. Эти работы велись в рамках эмбриологических исследований, основанных на применении цитохимических средств². В 30‑е гг. Браше удалось доказать наличие рибонуклеиновой кислоты в развивающихся яйцах морского ежа. РНК, таким образом, оказалась составным элементном клеток всякого организма, а не только растений, грибов и, в особенности, поджелудочной железы, как предполагалось ранее³. Кроме того, путем ловкой комбинации ферментативного расщепления РНК со специфическим окрашиванием ее с помощью метиленового зеленого – пиронина Браше сумел обнаружить центры скопления РНК в клетке: рибонуклеиновая кислота находилась преимущественно в ядерных структурах и в эргастоплазме. К тому же клетки, активно синтезирующие белок, оказались особенно богаты РНК⁴. Резюмируя, Браше писал: «Напрашивается вывод, что пентозонуклеиновые кислоты вмешиваются в синтез белка в соответствии с неким пока не разгаданным механизмом. Это полностью согласуется с установленными на настоящий момент фактами»⁵.

И в Брюсселе тоже делу помогла конференция. Коллега Браше из Льежского университета Андре Грасия, который, в свою очередь, сотрудничал с Андре Пейо из Юго‑Восточной станции сельскохозяйственной зоологии в Сен‑Жени‑Лаваль (на Роне), случайно сделал одно наблюдение, которое абсолютно соответствовало тем выводам, которые заставили Клода заняться изучением цитоплазматических частиц. Грасия и Пейо работали в шелкоткацкой промышленности, занимаясь исследованиями вирусных заболеваний гусениц шелкопряда. Они использовали прототип пневматической ультрацентрифуги Энрио–Югенара, чтобы вычленить вирус, который вызывал у шелкопряда желтуху. Подобно Клоду, они седиментировали частицы, в которых предполагали наличие вируса, из тканевых гомогенатов и обнаружили при контрольном центрифугировании здоровой ткани такие же мелкие зернышки, опять же с той только разницей, что здоровая ткань не была заразной¹.

При помощи ультрацентрифуги в подвале лаборатории Эмиля Энрио в Брюсселе и при финансовой поддержке Национального фонда научных исследований Жан Браше вместе со своим коллегой физиологом Раймоном Жене и молодым аспирантом‑биохимиком Юбером Шантреном стали, по их собственным словам, выделять «цитоплазматические частицы макромолекулярного размера»². В Брюсселе значение этих частиц видели в контексте синтеза белка в связи с дифференциацией клеток при эмбриогенезе. Хотя в мае 1940 г. Бельгия была оккупирована фашистской Германией, группе удалось проанализировать еще значительное количество разных тканей, взятых от различных животных, и соединить новую технологию ультрацентрифугирования с уже существующей и отточенной технологией дифференциального окрашивания и ферментативного расщепления РНК in situ. Однако условия работы становились все более тяжелыми. Получать научные журналы из Англии и Америки было невозможно³. После того как в ноябре 1941 г. немецкие оккупанты потребовали удалить из Брюссельского университета профессоров‑евреев, преподавательский состав прекратил работу, а вскоре университет был закрыт и группе Браше пришлось самораспуститься⁴.

В хотя и предварительной, но большой по объему серии статей, опубликованных в 1943–1945 гг. в журнале «Enzymologia», Браше, Жене и Шантрен сформулировали свой главный вывод⁵: во взрослых клетках почти вся цитоплазматическая РНК концентрируется в макромолекулярных гранулах. Эти гранулы, в свою очередь, связаны со множеством ферментов, которые выполняют либо гидролитические, либо дыхательные функции. Это заставило Браше, исходя из распространенных в то время представлений о синтезе белка как о процессе, обратном протеолизу, предположить, что дыхательные ферменты поставляют необходимую для процесса энергию, в то время как гидролитические ферменты, среди которых имеется несколько пептидаз, катализируют разрыв пептидных связей в ходе процесса, обратного их обычному способу функционирования. Для того чтобы направить реакцию в сторону пептидного синтеза, предполагал Браше, РНК привязывает к себе синтезированные протеины и тем самым выводит их из химического равновесия в растворе. В пользу такого взгляда говорило также то наблюдение, что в специализированных клетках – таких, например, как клетки поджелудочной железы, производящие инсулин, или красные кровяные тельца, синтезирующие гемоглобин, – осаждались значительные количества этих протеинов, специфических для каждого вида клеток, вместе с цитоплазматическими частицами.

В ходе этой работы Браше высказал сомнения в справедливости предположения Клода, что эти его РНК – содержащие гранулы следует считать митохондриями. Ему, однако, не удалось разделить свои частицы на несколько фракций по величине. Помешали ему в этом «тяжелые условия военного времени и недостаток оборудования»¹. С 1942 г. до окончания оккупации в распоряжении Браше не было лаборатории, поэтому до конца 1944 г. он не мог проводить никаких систематических экспериментов².