История изучения белков, ферментов и феномена аллостерии. Реферат по философии и истории науки. Воронюк Михаил Николаевич. Москва. МГУ. 2022

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
ВОРОНЮК МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ
История изучения белков, ферментов и феномена аллостерии
Реферат по философии и истории наук
Научный руководитель:
д.х.н., профессор
Швядас Витаутас-Юозапас Каятоно
Москва – 2022
Содержание
Список иллюстраций
3
Введение
4
1 Первые попытки изучения белков
1.1 Сывороточный альбумин . .
1.2 Фибрин . . . . . . . . . . . .
1.3 Глютен . . . . . . . . . . . . .
1.4 Именование . . . . . . . . . .
1.4.1 Белок . . . . . . . . .
1.4.2 Фермент (энзим) . . .
6
6
6
7
8
8
8
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2 Сквозная история изучения белков, ферментов, аллостерии
11
Заключение
20
Литература
21
2
Список иллюстраций
1.1 Обложка диссертации* Й. Кессельмайера (копия из библиотеки
факультета медицы, Париж) [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
9
Введение
Несколько веков научных исследований в конечном счёте послужили открытию такого феномена в мире ферментов как "аллостерическая регуляция"или "аллостерия� присоединение к областям белковой глобулы, отличным от активного центра фермента, атомов или молекул � от низкомолекулярных веществ до полипептидов и белков, оказывающее влияние на конформацию и/или функциональные свойства фермента. На текущий момент
известно [2], что
1. парадигма �один фермент-одна активность� не соответствует действительности,
2. аллостерия присуща практически всем ферментам, и поэтому
3. регуляция ферментов при помощи веществ, связываемых активным центром для подавления его взаимодействия с субстратом, более не является
единственно возможной.
Внимание энзимологов в настоящее время пристально обращено на изучение данного многообещающего явления, могущего позволить получить мультитаргетные лекарственные препараты и минимизировать побочные действия
и токсичность лекарственных препаратов в будущем.
Попробуем разобраться каким путём научные исследования в следующих
направлениях:
1. Белки
2. Ферменты
3. ДНК
4. Рентгеновские лучи
4
5. Информатика
6. Химия
привели нас открытию этого феномена.
5
Глава 1
Первые попытки изучения белков
1.1 Сывороточный альбумин
Альбумин является наиболее распространенным растворимым белком в
организме всех позвоночных и наиболее заметным белком в плазме крови. [3]
Альбумин, вероятно, был первым белком, на который обратили внимание
ученые древних цивилизаций. Так, Гиппократ в V веке до н.э. связывал заболевание почек у своих больных с наличием пенистой мочи, которая, как
теперь известно, становится таковой благодаря наличию в ней альбумина.
Первые зарегистрированные попытки выделения альбумина из мочи с помощью уксуса были предприняты в XVI веке Парацельсом. [4]
1.2 Фибрин
Фибрин � фибриллярный белок, составляющего основу тромба при свертывании белка [5].
Марчелло Мальпиги (Marcello Malpighi) (1628-1694) исследовал как сердечные тромбы, так и сгустки крови in vitro с помощью светового микроскопа
и обнаружил, что их строение похоже. Он впервые описал как эритроциты,
так и сетку с волокнистой структурой или сетью волокон, которую мы теперь знаем как фибрин. Эти открытия описаны в книге �De Polypo Cordis�
(�Полипы сердца�), которая была опубликована в Болонье, Италия, в 1666
году [6].
6
1.3 Глютен
Глютеном в настоящее время именуют обобщённо именуют белки пшеницы и родственных ей растений. С химической точки зрения глютен � неоднородное вещество. Это белковый комплекс, включающий в себя как растворимые, так и нерастворимые в воде протеины. [1]
Первое выделение белков пшеницы опубликовано в 1742 г., однако относится к 1728 г. Термин клейковина (глютен, от лат. gluten - �клей�) принадлежит Якопо Бартоломео Беккари (Jacopo Bartolomeo Beccari) [1]:
Мука смешивается с очень чистой водой и замешивается; осталось
только тщательно вымыть. При этой промывке вода удаляет все части, которые она может отделить, уносит их с собой, а остальные
оставляет нетронутыми. Они постепенно образуют компактную массу, без сомнения, мягкую, но замечательной консистенции, из которой
получается клей, очень подходящий для различных целей. [...] Что
касается других частей, то они какое-то время плавают, смешанные
с жидкостью, которая напоминает молоко, но вскоре они опускаются
и собираются на дне сосуда, не обладая, однако, такой же связующей силой, как первые. [...] Так как в дальнейшем будет необходимо
обозначить эти отдельные части, мы для большей ясности назовем
первую клейкой, а остальные � крахмалистой. Я заметил между этими частями такое различие, что тот, кто не знает их происхождения,
непременно отнесет одну к роду животных, а другую � к роду растений.
Позднее, в 1759 году, ссылаясь на автора, Йоханнес Кессельмайер
(Johannes Kesselmayer) в своей диссертации более полно изложил способ замешивания теста и промывания, описал пропорции получаемого �клейкого
вещества�, а также предложил выщелачивание крахмала и другиее опыты с
клейковиной [1]:
Я взял три фунта пшеничной муки, называемой similago, и тщательно отделил от нее все отруби; затем, используя воду, я сделал тесто,
на которое поливал водой, пока оно не перестало иметь белый цвет.
7
Таким образом, мука потеряла все части, которые могла извлечь вода. После этого процесса я получил один фунт вещества очень крепкого, слегка желтоватого цвета, почти без запаха и вкуса, не легко
разрушаемого зубами и прочно прилипающего к рукам, когда они не
были мокрыми [...] Знаменитый Беккари первым выделил из пшеницы два вещества, о которых я говорил. [...] Знаменитый Беккари
решил назвать нерастворимую часть клейким веществом, а другую
� крахмалистой; у нас нет причин прекращать использование таких
имен.
1.4 Именование
1.4.1 Белок
Термин �протеин� (protein, от греч. prwteioc� �первый�), был предложен
Джейкобом Берцелиусом (Jacob Berzelius) в переписке с Герритом Малдером
(Gerrit Mulder) в 1838 году для обозначения органического оксида фибрина и
альбумина, т.к., по мнению Д.Берцелиуса, �это вещество является первичным
(примитивным) или основным в питании животных� [7], [8]:
Le nom protéine que je vous propose pour l’oxyde organique de la fibrine
et de l’albumine, je voulais le dériver de prwteioc, parce qu’il paraı̂t être
la substance primitive ou principale de la nutrition animale.
Letter from J. Berzelius to G. Mulder, 10 July, 1838
История возникновения и авторство термина �белок� для автора остались
невыясненными. Можно предположить, что название происходит от яичного белка, для которого в англоязычной научной литературе принят термин
альбумин (albumin, от лат. albus � �белый�).
1.4.2 Фермент (энзим)
Термин Фермент (от лат. fermentum �закваска�) предложил Ян Баптиста
ван Гельмонт (Jan Baptista van Helmont) (1580–1644) в 1662 году [9]:
8
Рисунок 1.1: Обложка диссертации* Й. Кессельмайера (копия из библиотеки
факультета медицы, Париж) [1].
*
Приблизительный перевод c латинского: Йоханнес Кессельмейер Лахра-Насоикус
представляет первую медицинскую диссертацию о питательном принципе определенных
овощей, руководствуясь Богом, по указу милостивого медицинского факультета в
университете Альма-Аргенторате, для законного получения лицензии на высшие почести
в медицинском искусстве. Для публичного изучения филиатрами. 7 апреля 1759 г.
Аргенторати (прим. ныне Страсбург), напечатана Симоном Курснером, типографом
канцелярии.
9
опосредующие инструменты, с помощью которых semina распоряжается материалами, [являются] ферментами (Ferments)
В 1877 году немецкий физиолог Вильгельм Кюне (1837-1900) впервые
использовал термин �энзим� (�enzyme�), который образован от греческого enzuµon(�энзимон�), �заквашенный� (�leavened�) или �в дрожжах� (�in
yeast�), для описания процесса брожения. [10]
Термин �фермент� в настоящее время в русскоязычной литературе используется для обозначения белков, белковых комплексов, РНК (рибозимов)
и их комплексов, выполняющих каталитические функции. Реже в качестве
синонима используется термин �энзим�.
В англоязычной литературе для этих целей принят термин �enzyme�.
При этом, термин �ribozyme�, использующийся для обозначения РНКкатализаторов, образован от �ribonucleic acid enzyme�, что в некотором смысле приводит к циклическому определению.
10
Глава 2
Сквозная история изучения белков, ферментов, аллостерии
История изучения белков подробно рассмотрена в книге Чарльза Танфорда и Жаклин Рейнольдс �Природные роботы: история белков� [8]. Рецензия
на данную книгу позволяет ознакомиться с основыми вехами этой истории [7].
В статье Кристиана Хекманна и Франчески Парадизи [11] рассматриваются история изучения ферментов и их практического применения в промышленности.
В статье Джин Лю и Рута Нусинов [12] приводится обзор изучения феномена аллостерии и его применения [7].
В вышеуказанных источниках история открытий представлена как линейная последовательность накопления знаний, поэтому было решено дополнительно проанализировать данные о Нобелевских лауреатах по химии за
1901–2022 годы, и выборочно по физике и медицине [13], чтобы проследить
смену парадигм и открытия, не получившие дальнейшего развития.
При анализе были отброшены присуждения премий по теоретической
неорганической химии, а также по органической химии, прямо или косвенно
не затрагивающие тему белков и ферментов.
Сводные данные из перечисленных выше источников приведены в таблице
1.
Таблица 1. Сквозная история изучения белков, ферментов, аллостерии
11
Нобелевская
Кате- До
Год Год гория ля
Что было сделано
Кем
1666
Мальпиги исследовал как сердечные тромбы, так и сгустки крови Marcello Malpighi (1628in vitro с помощью светового микроскопа и обнаружил, что их
1694)
строение похоже. Он впервые описал как эритроциты, так и сетку с
волокнистой структурой или сетью волокон, которую мы теперь
знаем как фибрин. Эти открытия описаны в книге «De Polypo
Cordis» («Полипы сердца»), которая была опубликована в Болонье,
Италия, в 1666 году.
1788
Введён термин "фибрин", как один из классов животного
вещества, наряду с желатином и альбумином
Antoine Fourcroy (17551809)
1833
Открыт первый фермент - диастаза (смесь амилаз)
1836
Выдвинута гипотеза, что ферменты можно отнести к
катализаторам
Йенс Якоб Берцелиус
(Jöns Jacob Berzelius)
(1779–1848)
1838
Введён термин "протеин"
1847
Введено понятие «фибриноген»
Йенс Якоб Берцелиус
(Jöns Jacob Berzelius)
(1779–1848), Герардус
Йоханнес Мюлдер
Gerardus Johannes
(1802–1880)
Рудольф Вирхов (Rudolf
Virchow) (1821-1902)
Источник 1 Источник 2
350th Anniversary of the
Discovery of Fibrin (16662016) History of
Fibrin(ogen) (from John
Weisel’s presentation at the
XXIVth International
Fibrinogen Workshop, June
23, 2016). 03 Mar 2023.
<https://www.fibrinogen.or
g/blog/350th-anniversary-ofthe-discovery-of-fibrin-16662016-history>
350th Anniversary of the
Discovery of Fibrin (16662016) History of
Fibrin(ogen) (from John
Weisel’s presentation at the
XXIVth International
Fibrinogen Workshop, June
23, 2016). 03 Mar 2023.
<https://www.fibrinogen.or
g/blog/350th-anniversary-ofthe-discovery-of-fibrin-16662016-history>
C. Tanford, J. Reynolds.
Nature's Robots: A History
of Proteins. OUP Oxford.
2003
Heckmann Christian M.,
Paradisi Francesca. Looking
Back: A Short History of the
Discovery of Enzymes and
How They Became Powerful
Chemical Tools //
ChemCatChem. 2020. Т. 12,
No 24. С. 6082–6102. URL:
https://chemistryeurope.onlinelibrary.wiley.c
om/doi/abs/10.1002/cctc.20
2001107.
C. Tanford, J. Reynolds.
Nature's Robots: A History
of Proteins. OUP Oxford.
2003
350th Anniversary of the
Discovery of Fibrin (16662016) History of Fibrin(ogen)
(from John Weisel’s
presentation at the XXIVth
International Fibrinogen
Workshop, June 23, 2016). 03
Mar 2023.
<https://www.fibrinogen.org
/blog/350th-anniversary-ofthe-discovery-of-fibrin-16662016-history>
350th Anni vers a ry of the Di s covery of Fi bri n
(1666-2016) Hi s tory of Fi bri n(ogen) (from
John Wei s el ’s pres enta ti on a t the XXIVth
Interna ti ona l Fi bri nogen Works hop, June
23, 2016). 03 Ma r 2023.
<https ://www.fi bri nogen.org/bl og/350tha nni vers a ry-of-the-di s covery-of-fi bri n-16662016-hi s tory>
350th Anni vers a ry of the Di s covery of Fi bri n
1872
Показано, что переход фибриногена в фибрин является
ферментативным процессом.
Герман Адольф
Александр Шмидт
(Hermann Adolf Alexander
Schmidt) (1831-1894)
Введён термин "энзим"
Вильгельм Фридрих Кюне
(Wilhelm Friedrich Kühne)
(1837-1900)
Олоф Хаммарстен (Olof
Hammarsten) (1841-1932)
(1666-2016) Hi s tory of Fi bri n(ogen) (from
John Wei s el ’s pres enta ti on a t the XXIVth
Interna ti ona l Fi bri nogen Works hop, June
23, 2016). 03 Ma r 2023.
<https ://www.fi bri nogen.org/bl og/350tha nni vers a ry-of-the-di s covery-of-fi bri n-16662016-hi s tory>
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca .
1877
1879
Получен очищенный фибриноген
1
1897 1907 по
хими
и
Эдуард Бюхнер (Eduard
Büchner) (1860-1917)
1904
Chris- tian Bohr
1906
1912
1912
Показано, что экстракт мертвых дрожжей может проводить ту же
реакцию брожения, что и живые дрожжи (отвергнута теория
витализма - что для сложных превращений нужна "жизненная
сила")
Описан "эффект Бора" (позже - аллостерический эффект):
присоединение углекислого газа к гемоглобину влияет на
сродство с кислородом.
1/2 Открытие зависимости брожения от <<ко-зимазы>> (в будущем
1929 по
хими + было выяснено, что это НАД+, а обобщением веществ в подобных
1/2 случаях стал термин "коэнзим"), начало изучения гликолиза.
и
Нобелевская премия за исследования ферментации сахара и
ферментов брожения.
1
1914 по
Открыта дифракция рентгеновских лучей на кристаллической
физик
решетке молекул
е
1/2 Описана связь между длиной волны рентгеновских лучей от угла
1915 по
физик + падения и расстояния между атомными слоями в кристалле. Это
1/2 дало мощный инструмент для изучения структур кристаллов: с
е
помощью методов дифрактограмм теперь стало возможным
также вычислять положения атомов в кристаллических структурах,
в том числе для определения пространственной структуры белков
после их кристаллизации.
12
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
350th Anni vers a ry of the Di s covery of Fi bri n
(1666-2016) Hi s tory of Fi bri n(ogen) (from
John Wei s el ’s pres enta ti on a t the XXIVth
Interna ti ona l Fi bri nogen Works hop, June
23, 2016). 03 Ma r 2023.
<https ://www.fi bri nogen.org/bl og/350tha nni vers a ry-of-the-di s covery-of-fi bri n-16662016-hi s tory>
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca . Edua rd Buchner – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r 2023.
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me <https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s tr
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
y/1907/buchner/fa cts />
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca . The Nobel Pri ze i n Chemi s try 1929.
Артур Харден (Arthur
Harden) (1865-1940), Ганс
фон Эйлер-Хелпин (Hans
von Euler-Chelpin) (18731964)
Max von Laue (1879-1960)
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Nobel Pri ze.org. Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023.
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me Fri . 10 Feb 2023.
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem. <https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s tr
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
y/1929/s umma ry/>
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca . Ma x von La ue – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb 2023.
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me <https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /phys i cs /
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
1914/l a ue/fa cts />
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Sir William Henry Bragg
(1862-1942), William
Lawrence Bragg (18901971)
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca . Wi l l i a m Bra gg – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb 2023.
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me <https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /phys i cs /
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
1915/wh-bra gg/fa cts />
Нобелевская
КатеГод Год гория
1926 1946 по
хими
и
1928 1931 по
меди
цине
1929 1946 по
хими
и
1934
До
ля
Что было сделано
Кем
1/2 Кристализован первый фермент (уреаза) и показано, что это белок. Джеймс Б. Самнер (James
Источник 1 Источник 2
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca .
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s try-
1
B. Sumner) (1887-1955)
europe.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
Otto Heinrich Warburg
(1883-1970)
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb 2023.
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me <https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /medi ci n
1002/cctc.202001107.
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca . Otto Wa rburg – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Открытиа природа и механизм действия дыхательного фермента
1/4 Кристализованы еще несколько ферментов, в т.ч. пепсин, трипсин, Джон Х. Нортроп (John H.
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
e/1931/wa rburg/fa cts />
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca .
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s try-
химотрипсин и показано, что это также белоки.
Northrop) (1891-1987)
Одно из первых применений ферментов в сложном химическом
производстве: получен патент на принцип производства лево-1фенил-2-метиламинопропанола. Использовались ферменты
растительного и животного происхождения, которые впоследствии
были заменены ферментами грибов и бактерий. Описанная
реакция используется до сих пор.
Г. Хильдебрандт, (G.
Hildebrandt), G.
Hildebrandt, W. Klavehn
(W. Klavehn)
europe.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca .
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Wendel l M. Sta nl ey – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
1/4 Удалось выделить вирус табачной мозаики в виде чистых
1935 1946 по
хими
кристаллов из значительного количества зараженных листьев
и
табака. В ходе дальнейших исследований показано, что вирус этот
вирус состоит из белка и РНК.
1
1930- 1948 по
Разработан метод электрофореза, который в будущем
ые
хими
использовался для определения первичной структуры белков и
и
последовательности ДНК
1
1940 1957 по
Изучен состав нуклеотидов и нуклеотидных коферментов при
(ок.)
хими
помощи химических методов.
и
1
1951 1954 по
Выдвинута теория о вторичной структуре белков: α-спирали and βхими
листы.
и
1
1951 1958 по
Определена аминокислотная последовательность (первичная
хими
структура) инсулина --- две последовательности аминокислот с
и
амидными связями, связанные друг с другом. Молекула
разбивалась на небольшие части при помощи кислот, части
отделялись друг от друга при помощи электрофареза и
хроматографии.
1
1953 1955 по
Выделен окситоцин и определен его химический состав. Он стал
хими
первым пептидным гормоном, в котором была определена
и
последовательность аминокислот. Также удалось получить
окситоцин искусственным путем.
1/2 Был разработан математический аппарат для определения
1950- 1985 по
ые
хими + молекулярных конфигураций по данным рентгеновской
1/2 кристаллографии, который в дальнейшем использовался при
(пер
и
вая
изучении структуры белков методом кристаллографии.
поло
вина
)
1/2 Исследованы структура и превращение различных молекул в
1950- 1975 по
ые
хими
каталитируемых ферментами процессах, в том числе то, как
(сер
и
фермент замещает определенный атом водорода в реагирующей
един
молекуле и какие последствия это имеет. В исследованиях были
а)
использованы различные изотопы водорода.
Wendell M. Stanley (19041971)
John Warcup Cornforth
(1917-2013)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r
2023.
1/4 Получено детальное представление об активном центре
1950- 1972 по
ые
хими + рибонуклеазы (осуществляющей сплайсинг РНК) и выяснить связь
1/4 между структурой молекулы и ее способностью ускорять
и
биохимические реакции.
1/2 При помощи кристаллографии получена пространственная
1957 1962 по
хими
(третичная) структура гемоглобина.
и
1/2 Открытие фермента Na+/K+-АТФазы (натрий-калиевый насос),
1957 1997 по
хими
использующего АТФ в качестве кофермента-источника энергии
и
Stanford Moore (19131982), William H. Stein
(1911-1980)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r
2023.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 10 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1946/s ta nl ey/fa cts />
Arne Ti s el i us – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Arne Wilhelm Kaurin
Tiselius (1902-1971)
Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1948/ti s el i us /fa cts />
Lord Todd – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Lord (Alexander R.) Todd
(1907-1997)
Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1957/todd/fa cts />
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca . Li nus Pa ul i ng – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Linus Carl Pauling (19011904)
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb 2023.
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me <https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s tr
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
y/1954/pa ul i ng/fa cts />
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca . Frederi ck Sa nger – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Frederick Sanger (19182013)
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me 2023.
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s tr
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s try-
y/1958/s a nger/fa cts />
europe.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Vi ncent du Vi gnea ud – Fa cts .
Vincent du Vigneaud (19011978)
Herbert A. Hauptman
(1917-2011), Jerome Karle
(1918-2013)
Nobel Pri ze.org. Nobel Pri ze Outrea ch AB
2023. Fri . 3 Ma r 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1955/vi gnea ud/fa cts />
Jerome Ka rl e – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Gi a cova zzo, C. Herbert Ha uptma n (1917–2011).
Pri ze Outrea ch AB 2023. Thu. 2 Ma r 2023.
Na ture 479, 300 (2011).
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s https ://doi .org/10.1038/479300a
try/1985/ka rl e/fa cts />
John Cornforth – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1975/cornforth/fa cts />
Sta nford Moore – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1972/moore/fa cts />
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca . Ma x F. Perutz – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Max Ferdinand Perutz
(1914-2002)
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Jens C. Skou – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Jens C. Skou (1918-2018)
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb 2023.
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me <https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s tr
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem. y/1962/perutz/fa cts />
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1997/s kou/fa cts />
Нобелевская
Кате- До
Год Год гория ля
Что было сделано
1/2 При помощи кристаллографии получена пространственная
1959 1962 по
хими
(третичная) структура миоглобина
и
1961
Введен термин "аллостерическое ингибирование" для указания,
что ингибитор не является стерическим (пространственным)
аналогом субстрата.
1
1961 1978 по
Предложена теория о ром, как образуется и расщепляется АТФ. В
хими
ней говорится, что в основе процесса лежит поток электронов и
и
ионов водорода через мембраны в митохондриях клеток из-за
различий в электрическом потенциале. Процесс регулируется
косвенным взаимодействием между ферментами.
Кем
John Cowdery Kendrew
(1917-1997)
Источник 1 Источник 2
Heckma nn Chri s ti a n M., Pa ra di s i Fra nces ca . John C. Kendrew – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Looki ng Ba ck: A Short Hi s tory of the
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb
Di s covery of Enzymes a nd How They Beca me 2023.
Powerful Chemi ca l Tool s // ChemCa tChem. <https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s tr
2020. Т. 12, No 24. С. 6082–6102. URL:
y/1962/kendrew/fa cts />
https ://chemi s tryeurope.onl i nel i bra ry.wi l ey.com/doi /a bs /10.
1002/cctc.202001107.
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
François Jacob (19202013), Jacques Monod
(1910-1976)
Peter D. Mitchell (19201992)
1/2 Показано, что последовательность аминокислот (первичная
1961 1972 по
Christian B. Anfinsen (1916хими
структура) сама по себе определяет способ сворачивания белков 1995)
и
(третичную структуру) и что в этом процессе не требуется никакой
дополнительной генетической информации.
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Peter Mi tchel l – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1978/mi tchel l /fa cts />
Chri s ti a n Anfi ns en – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1972/a nfi ns en/fa cts />
Wa l ter Kohn – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb 2023.
1/2 Предложено использование средней плотности электронов в
1964 1998 по
хими
пространстве взамен учета движения каждого электрона. Это
и
открыло новые возможности для моделирования химических
структур и реакций.
1965
Предложена MWC (Monod-Wyman-Changeux) для описания
аллостерической регуляции. В модели используются два
конформационных состояния фермента: напряжённое и
расслабленное, --- между которыми осуществляется переход при
присоединении и отсоединении лигандов соответственно.
Walter Kohn (1923-2016)
1966
Предложена KNF (Koshland-Nemethy-Filmer) для описания
аллостерической регуляции.
1/2 Для нахождения рецептора адреналина к адреналину был
1968 2012 по
хими
присоединён радиоактивный изотоп йода. В результате был
и
найден и изучен рецептор адреналина, который, как оказалось
позже, входит в семейство рецепторов, сопряженных с G-белком
(G-protein-coupled receptor, GPCR)
1/3 Из медузы Aequorea victoria выделен белок, флуорисцирующий
1960- 2008 по
ые
хими
зелёным в ультрафиолетовом свете (Green Fluorescent Protein,
и
GFP).
1
1960- 2006 по
Исследован процесс транскрипции ДНК в РНК для прокариот,
ые
хими
определена структура фермента, активного в процессе
и
транскрипции - РНК-полимеразы, описано устройство молекулы
РНК.
1/2 Использование экспериментальных данных и квантовой механики
1960- 1998 по
ые
хими
в компьютерных расчетах свойства молекул и хода реакций:
и
разработана компьютерная программа Gaussian.
Koshland, Nemethy, and
Filmer
Robert J. Lefkowitz (1943н.в.)
1
1960- 1984 по
ые
хими
и
Bruce Merri fi el d – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Merri fi el d RB (1963). "Sol i d Pha s e Pepti de
Разработан метод твердофазного синтеза пептидов (Solid Phase
Peptide Synthesis, SPPS), позволяющий избежать значительных
примесей при синтезировании полипептидов in vitro.
Robert Bruce Merrifield
(1921-2006)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r
2023.
Synthes i s . I. The Synthes i s of a Tetra pepti de".
J. Am. Chem. Soc. 85 (14): 2149–2154.
1
1960- 1982 по
ые
хими
и
Объединены методы рентгеновской кристаллографии с
электронной микроскопией для изучения нуклеопротеиновых
структур, например вирусов и хроматина.
Aaron Klug (1926-2018)
Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1998/kohn/fa cts />
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
Jacques Monod (19101976), J. Wyman; J.-P.
Changeux
Osamu Shimomura (19282018)
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
MLA s tyl e: Robert J. Lefkowi tz – Fa cts .
Nobel Pri ze.org. Nobel Pri ze Outrea ch AB
2023. Sa t. 25 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2012/l efkowi tz/fa cts />
Os a mu Shi momura – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2008/s hi momura /fa cts />
Roger D. Kornberg – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Roger D. Kornberg (1947н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2006/kornberg/fa cts />
John Popl e – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
John A. Pople (1925-2004)
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1998/popl e/fa cts />
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s doi :10.1021/ja 00897a 025.
try/1984/merri fi el d/fa cts />
Aa ron Kl ug – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
1/3 Открыл ферменты рестрикции, которые разрезают молекулы ДНК Werner Arber (1929-н.в.)
1960- 1978 по
ые
меди
в местах, где встречается определенная последовательность
цине
нуклеотидов.
1/3 Определен геном вируса SV40 с использованием ферментов
1960- 1978 по
Daniel Nathans (1928ые
меди
рестрикции.
1999)
цине
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1982/kl ug/fa cts />
Da ni el Na tha ns – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /medi ci
ne/1978/na tha ns /fa cts />
Нобелевская
Кате- До
Год Год гория ля
Что было сделано
1/3 Показано, что образование белков, кодированных ДНК,
1960- 1965 по
ые
меди + происходит через промежуточную субстанцию-мессенджер,
цине 1/3 известную теперь как РНК. Описаны процессы экспресси и
подавления генов.
1/3 Показано, что фермент рестрикции расщепляет молекулу ДНК в
1970 1978 по
меди
середине симметричной последовательности нуклеотидов.
цине
1/2 В ходе исследования опухолевого вируса SV40 удалось вставить
1972 1980 по
хими
ДНК бактерии в ДНК вируса. Т.е. была создана первая молекула
и
ДНК, состоящая из частей разных организмов. Подобные
молекулы в будущем получили имя "гибридная ДНК" или
"рекомбинантная ДНК".
1/4 Выдвинута теория о принципах работы фермента АТФ-синтазы.
1974 1997 по
хими
и
1/3 На примере прокариот показано, как определенные белковые
1970- 2015 по
е
хими
молекулы --- восстанавливающие ферменты --- удаляют и
(сед
и
заменяют поврежденные части ДНК.
един
а)
1977
Аллостерия названа "вторым секретом жизни" (первый секрет ДНК) как ключевой биологический феномен, для понимания
биологических систем и болезней.
1/4 Разработан метод (в дальнейшем именуется как секвенирование
1976- 1980 по
1977
хими
по Максаму-Гилберту) определения последовательности
и
нуклеиновых кислот в ДНК. Этот метод основан на частичной
химической модификации ДНК, специфичной для азотистых
оснований, и последующем расщеплении остова ДНК в местах,
прилегающих к модифицированным нуклеотидам
Кем
François Jacob (19202013), Jacques Monod
(1910-1976)
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /medi ci
ne/1965/ja cob/fa cts />
Ha mi l ton O. Smi th – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Hamilton O. Smith (1931н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r
Paul Berg (1926-н.в.)
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb 2023.
Paul D. Boyer (1918-2018)
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /medi ci
ne/1978/s mi th/fa cts />
Pa ul Berg – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1980/berg/fa cts />
Pa ul D. Boyer – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
try/1997/boyer/fa cts />
Toma s Li nda hl – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Tomas Lindahl (1938-н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 18 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2015/l i nda hl /fa cts />
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
Jacques Monod (19101976)
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Wa l ter Gi l bert – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Walter Gilbert (1932-н.в.),
Allan Maxam (1942-н.в.)
1/4 Разработан метод (в дальнейшем именуется как секвенирование Frederick Sanger (19181977 1980 по
хими
по Сэнгеру) определения последовательности нуклеиновых кислот 2013)
и
в ДНК, основанный на использовании небольших количеств
одного из четырёх радиоктивно-меченных дидезоксинуклеотидов
в растворе стандартных четырёх дезоксинуклеотидов (всего
используются 4 пробирки). При включении дидезоксинуклеотида
вместо дедоксинуклеотида в цепочку ДНК, её рост при помощи
ДНК-полимеразы прекращается. В результате образуется набор
цепочек разной длины, заканчивающийся всегда одним из
четырёх меченных дидезоксинуклеотидов. После проведения
электрофореза последовательности нуклеотидов в образце ДНК
могут быть идентифицированы при помощи авторадиографии.
1/2 В процессе изучения фермента рибонуклеазы P (Ribonuclease P),
1978 1989 по
Sidney Altman (1939-2022)
хими
выделенного из бактерий E. coli , обладающий способностью
и
расщеплять РНК, было выяснено, что этот фермент представяет
собой комбинацию белка и РНК. Дополнительно обнаружено, что
фермент теряет способность к расщеплению, если из белка
удаляется РНК. Позже удалось доказать, что РНК сама по себе
обладает такой же способностью к расщеплению, как и фермент, а
катализаторы, состоящие из РНК, получили название "рибозим"
(ribozyme)
1/3 Разработаны методы, сочетающие квантовую и классическую
1970- 2013 по
Martin Karplus (1930-н.в.),
ые
хими + механику для расчета хода химических реакций с использованием Michael Levitt (1947-н.в.),
1/3 компьютеров.
и
Arieh Warshel (1940-н.в.)
+
1/3
Источник 1 Источник 2
Fra nçoi s Ja cob – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Fri . 3 Ma r
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1980/gi l bert/fa cts />
Frederi ck Sa nger – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1980/s a nger/fa cts />
Si dney Al tma n – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Sta rk, B. C., Kol e, R., Bowma n, E. J., a nd
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Thu. 2 Ma r
Al tma n, S. (1978) Ri bonucl ea s e P: a n Enzyme
2023.
wi th a n Es s enti a l RNA
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s Component. Proc. Na tl . Aca d. Sci . U. S. A. 75,
try/1989/a l tma n/fa cts />
3717–3721
MLA s tyl e: Ma rti n Ka rpl us – Fa cts .
Nobel Pri ze.org. Nobel Pri ze Outrea ch AB
2023. Sa t. 25 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2013/ka rpl us /fa cts />
Нобелевская
Год Год
1960- 1991
ые1970ые
Кате- До
гория ля
Что было сделано
Кем
1
по
Разработан метод ядерной магнитно-резонансной спектроскопии Richard R. Ernst (1933хими
для определения состава молекул. В дальнейшем метод был
2021)
и
развит Куртом Вютрихом (Kurt Wüthrich) для определения состава
и структуры биологических макромолекул)
Источник 1 Источник 2
Ri cha rd R. Erns t – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Thu. 2 Ma r
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1991/erns t/fa cts />
Ri cha rd R. Erns t – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
1/2 Разработал метода направленного мутагенеза основе
1980 1993 по
хими
олигонуклеотидов, искусственно связавшихся с далее
и
включающиеся в молекулы ДНК. которые затем были введены в
организм, из которого они были изначально скопированы.
Michael Smith (1932-2000)
1/2 В процессе изучения сплайсинга Tetrahymena thermophila
1982 1989 по
хими
обнаружено, что сплайсинг молекулы РНК возможен после
и
депротенизации. Выдвинуто предположение, что либо
катализатором выступает необычный белок, устойчивый к SDSфенольной экстрации, кипячению и воздействию протеазы, либо
сама молекула РНК.
1/3 На примере прокарион показано, как определенные ферменты
1983 2015 по
хими
восстанавливают ДНК, поврежденную ультрафиолетовым (УФ)
и
светом.
1984
Описана новая аллостерическая модель без конформационных
изменений, но с учётом вклада энтропии, введен термин
"динамическая аллостерия"
1/3 В процессе изучения бактерии Rhodopseudomonas viridis, которая
1978- 1988 по
1984
хими + осуществляет фотосинтез, выяснено, что преобразование энергии
1/3 происходит за счет транспорта электронов через ряд мембранных
и
+
белков. Впервые мембранные белки были ристаллизованы и при
1/3
помощи кристаллографии была определена структура
фотосинтетического реакционного центра.
Thomas R. Cech (1947-н.в.)
1/2 Изобретён метот полимеразной цепной реакции (ПЦР) для
1985 1993 по
хими
многокроатного копирования определенного участка одной ДНК
и
(матрицы). ДНК нагревается, к ней в нужных местах применятся
заранее заготовленные праймеры, и далее ДНК-полимераза
копирует необходимый участок.
1/4 Разработан метод, известный как фаговый дисплей, в котором
1985 2018 по
хими
бактериофаг может использоваться для выделения новых белков.
и
1/3 Разработан метод анализа и слияния размытых двумерных
1975- 2017 по
1986
хими
изображений электронного микроскопа в четкое трехмерное
и
изображение, что в будущем, в частности, использовалось для
получения структуры белков при помощи крио-электронной
микроскопии.
1/4 Разработан метод мягкой десорбционной ионизации - получения
1987 2002 по
хими
газообразной формы белковых молекул для масси
спектрометрического анализа биомолекул - при помощи лазерных
импульсов.
1/3 В стригущий лишай C. elegans интегрирован ген, отвечающий за
1988 2008 по
хими
формирование зелёного флуорисцентного белка (GFP), для
и
изучения биологических процессов в клетках.
Kary B. Mullis (1944-2019)
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 11 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
George P. Smith (1941н.в.)
Nobel Pri ze.org. Nobel Pri ze Outrea ch AB
Joachim Frank (1940-н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 18 Feb
1/4 Разработан метод мягкой десорбционной ионизации - получения
1988 2002 по
хими
газообразной формы больших биомолекул для масси
спектрометрического анализа биомолекул: водный раствор
распылялся в электрическом поле, и после испарения воды ионы
оставались в газообразом виде.
1/3 Изучая бактериальные вирусы, показано, как метильные группы,
1989 2015 по
хими
присоединенные к молекуле ДНК, действуют как сигналы для
и
исправления неправильных репликаций ДНК.
John B. Fenn (1917-2010)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Thu. 2 Ma r
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1991/erns t/fa cts />
Thoma s R. Cech – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Cech, T. R., Za ug, A. J., a nd Gra bows ki , P. J.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Thu. 2 Ma r
(1981) In vi tro s pl i ci ng of the ri bos oma l RNA
2023.
precurs or of
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s Tetra hymena : i nvol vement of a gua nos i ne
try/1989/cech/fa cts />
nucl eoti de i n the exci s i on of the i nterveni ng
s equence. Cel l 27,
487– 496
Azi z Sa nca r – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Aziz Sancar (1946-н.в.)
Cooper A., Dryden D.T.
Robert Huber (1937-н.в.),
Hartmut Michel (1948н.в.), Johann Deisenhofer
(1943-н.в.)
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 18 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2015/s a nca r/fa cts />
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Ha rtmut Mi chel – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Dei s enhofer J, Epp O, Mi ki K, Huber R, Mi chel
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Thu. 2 Ma r
H (December 1984). "X-ra y s tructure a na l ys i s
2023.
of a membra ne protei n compl ex. El ectron
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s dens i ty ma p a t 3 A res ol uti on a nd a model of
try/1988/mi chel /fa cts />
vi ri di s ". Journa l of Mol ecul a r Bi ol ogy. 180 (2):
385–98.
Ka ry B. Mul l i s – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
try/1993/mul l i s /fa cts />
George P. Smi th – Fa cts – 2018.
2023. Sa t. 18 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2018/s mi th/fa cts />
Joa chi m Fra nk – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Koichi Tanaka (1959-н.в.)
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2017/fra nk/fa cts />
Koi chi Ta na ka – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2002/ta na ka /fa cts />
Ma rti n Cha l fi e – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Martin Chalfie (1947-н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2008/cha l fi e/fa cts />
John B. Fenn – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2002/fenn/fa cts />
Pa ul Modri ch – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Paul Modrich (1946-н.в.)
the chromophores of the photos yntheti c
rea cti on center from Rhodops eudomona s
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 18 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2015/modri ch/fa cts />
Нобелевская
Кате- До
Год Год гория ля
Что было сделано
1/3 При сверхбыстром охлаждении воды она затвердевает вокруг
1980- 2017 по
ые
хими
исследуемых молекул без образования искажающих кристаллов
и
льда. Это положило начало исследования структуры
нерастворимых в воде белков при помощи крио-электронной
микроскопии.
1/2 Идентифицирован ген, регулирующий образование рецептора
1980- 2012 по
ые
хими
гормона адреналина. Совместно с Робертом Лефковицем (Robert
и
Lefkowitz) обнаружено, что этот рецептор подобен рецепторам
сетчатки глаза. Как оказалось позже, эти рецепторы входят в
семейство рецепторов, сопряженных с G-белком (G-proteincoupled receptor, GPCR)
Кем
Jacques Dubochet (1942н.в.)
Источник 1 Источник 2
Ja cques Dubochet – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 18 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2017/dubochet/fa cts />
Bri a n K. Kobi l ka – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Brian K. Kobilka (1955-н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2012/kobi l ka /fa cts />
Aa ron Ci echa nover – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
1/3 Исследована роль убиквитина, входящего в протеасому, в
1980- 2004 по
ые
хими + процессе расщепления белков.
1/3
и
Aaron Ciechanover (1947н.в.), Avram Hershko (1937н.в.), Irwin Rose (19262015)
1980- 2002 по
ые
хими
и
1
1980- 1999 по
ые
хими
и
Kurt Wüthrich (1938-н.в.)
+
1/3
1/2 Разработан метод ядерной магнитно-резонансной спектроскопии
для определения состава и трехмерной структуры биологических
макромолекул в растворе.
Разработан метод детального изучения химических реакций,
используя вспышки лазера длительностью в несколько
фемтосекунд. В будущем этот метод использовался, в том числе,
для изучения реакций с участием ферментов.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2004/ci echa nover/fa cts />
Kurt Wüthri ch – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2002/wuthri ch/fa cts />
https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s t Chergui M, Thoma s JM. From s tructure to
Ahmed H. Zewail (19462016)
1/3 Удалось найти способ избежать разрушение биомолекул при
1990 2017 по
Richard Henderson (1945хими
электронной микроскопии, объединив более слабые лучи и
н.в.)
и
математический анализ. Создана первое трехмерное изображение
молекулы белка-насоса --- бактериородопсина --- с атомарным
разрешением (3·5 Å) при помощи крио-электронной микроскопии.
ry/1999/zewa i l /fa cts /
Ri cha rd Henders on – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
R. Henders on, J.M. Ba l dwi n, T.A. Ces ka , F.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 18 Feb
Zeml i n, E. Beckma nn, K.H. Downi ng,
2023.
Model for the s tructure of ba cteri orhodops i n
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s ba s ed on hi gh-res ol uti on el ectron cryotry/2017/henders on/fa cts />
1990,
Pa ges 899-929,
ISSN 0022-2836,
https ://doi .org/10.1016/S0022-2836(05)80271-2.
(https ://www.s ci encedi rect.com/s ci ence/a rti c
l e/pi i /S0022283605802712)
Peter Agre – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Peter Agre (1949-н.в.)
1/2 При помощи кристаллографии получена структура калиевого
1998 2003 по
хими
ионного канала - белка, отвечающего за транспортировку ионов
и
калия через клеточную мембрану.
1999
Предложена модель "аллостерического отбора и сдвига
популяции" для молекулярного распознавания. Модель допускает
от двух конформаций (как в модели MWC) до ансамбля из
нескольких конформаций.
1999
Обнаружена энергетическая связь между аминокислотными
остатками при исследовании эволюционально-консервативные
участков белков, предложена модель "аллостерических сетей" --связь между аминокислоттыми остатками, порождающая связь
между отдельными участками белков. Данная модель и
"аллостерического отбора и сдвига популяции" хорошо дополняют
друг друга.
Roderick MacKinnon (1956н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb
Nussinov group
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2003/a gre/fa cts />
Fra nces H. Arnol d – Fa cts – 2018.
Nobel Pri ze.org. Nobel Pri ze Outrea ch AB
2023. Sa t. 18 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2018/a rnol d/fa cts />
Stefa n W. Hel l – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Stefan W. Hell (1962-н.в.)
John E. Walker (1941-н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 18 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2014/hel l /fa cts />
Pa ul D. Boyer – Fa cts . Nobel Pri ze.org. Nobel
Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb 2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/1997/boyer/fa cts />
Roderi ck Ma cKi nnon – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2003/ma cki nnon/fa cts />
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
Ranganathan group
mi cros copy,
Journa l of Mol ecul a r Bi ol ogy,
Vol ume 213, Is s ue 4,
1/2 Открыт аквапорин - белок, отвечающий за прохождение молекул
1990 2003 по
хими
воды через клеточную мембрану.
и
1/2 Проведена первая направленная эволюция ферментов.
1993 2018 по
хими
и
1/3 Разработан метод, позволяющий преодолеть ограничение
1994 2014 по
хими
световых микроскопов. При помощи светового импульса
и
флуоресцентные молекулы начинают светиться, остальные
молекулы становиться темными. Это дает возможность
отслеживать процессы, происходящие внутри живых клеток, и в
частности, изучения белков in vivo.
1/4 Подтверждена теория Поля Бойера (Paul Boyer) о принципах
1994 1997 по
хими
работы фермента АТФ-синтазы посредством определения
и
структуры фермента при помощи кристаллографии.
Frances H. Arnold (1956н.в.)
s tructura l dyna mi cs : Ahmed Zewa i l 's l ega cy.
Struct Dyn. 2017 Aug 18;4(4):043802. doi :
10.1063/1.4998243. PMID: 28868324; PMCID:
PMC5562505.
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Нобелевская
Кате- До
Год Год гория ля
Что было сделано
1/3 Выяснено, как менно зелёный флуоресцентный белок (GFP)
1990- 2008 по
ые
хими
производит свой мерацющий свет. Удалось изменить цвет света
и
для возможности отслеживания различных белков множества
одновременно протекающих биологических процессов.
1/3 Создан метод, в котором флуоресценция отдельных молекул
2000 2014 по
хими + управляется светом. Изображение очень высокого разрешения
1/3 достигается путем объединения изображений, на которых
и
активированы разные молекулы. Это дает возможность
отслеживать процессы, происходящие внутри живых клеток, и в
частности, изучения белков in vivo.
1/3 При помощи кристаллографии получена структура рибосом
2000 2009 по
хими + (отвечающих за синтез белков во время трансляции ими мРНК),
1/3 состоящей из сотен тысяч атомов. Данные исследования были
и
+
начаты Адой Йонат (Ada E. Yonath) в 1970-х.
1/3
1/4 Адалимумаб, полученный при помощи медота фагового дисплея,
2002 2018 по
хими
одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством
и
пищевых продуктов и медикаментов США для лечения
ревматоидного артрита.
2004
Предложена теория, что все белки имеют аллостерические
свойства.
2004
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых
продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило первый
аллостерический препарат.
1
2000- 2006 по
Исследован процесс транскрипции ДНК в РНК для эукариот на
ые
хими
примере дрожжей.
и
2012 2020 по
Разработан революционный метод высокоточного
хими
программируемого редактирования генома. В результате
и
изучения имунной (антивирусной и антиплазмидной) системы
прокариот и архей, были предложены "генетические ножницы"
CRISPR/Cas9, где CRISPR (clustered regularly interspaced short
palindromic repeats — короткие палиндромные повторы,
регулярно расположенные группами) - используются в качестве
ориентира в целевой ДНК для расщепления её ферментом Cas9
(CRISPR associated protein 9 --- CRISPR-ассоциированный белок 9) --РНК-управляемой эндонуклеазой --- в требуемом месте.
Кем
Roger Y. Tsien (1952-2016)
Источник 1 Источник 2
Roger Y. Ts i en – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2008/ts i en/fa cts />
Wi l l i a m E. Moerner – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
William E. Moerner (1953н.в.), Eric Betzig (1960н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 18 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2014/moerner/fa cts />
An orga ni s m's vi ta l functi ons a re ma na ged
Venkatraman
Ramakrishnan (1952-н.в.),
Thomas A. Steitz (19402018), Ada E. Yonath (1939н.в.)
Sir Gregory P. Winter
(1951-н.в.)
by l a rge, compl ex protei n mol ecul es
produced i n cel l s ' ri bos omes . There,
geneti c i nforma ti on from mes s enger RNA i s
tra ns l a ted i nto cha i ns of a mi no a ci ds tha t
then bui l d protei ns . Us i ng a method known
a s x-ra y crys ta l l ogra phy, Venka tra ma n
Ra ma kri s hna n a nd other res ea rchers were
a bl e to col l a bora te to ma p the s tructure of
ri bos omes , ma de up of hundreds of
thous a nds of a toms , i n 2000. Among other
a ppl i ca ti ons , thi s ha s been i mporta nt i n
the producti on of a nti bi oti cs .
Si r Gregory P. Wi nter – Fa cts – 2018.
Rogers , Ka ra . "Gregory P. Wi nter".
Nobel Pri ze.org. Nobel Pri ze Outrea ch AB
Encycl opedi a Bri ta nni ca , Inva l i d Da te,
2023. Sa t. 18 Feb 2023.
https ://www.bri ta nni ca .com/bi ogra phy/Greg<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s Wi nter. Acces s ed 18 Februa ry 2023.
try/2018/wi nter/fa cts />
https ://www.bri ta nni ca .com/bi ogra phy/GregWi nter
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
Nussinov group
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Roger D. Kornberg – Fa cts . Nobel Pri ze.org.
Roger D. Kornberg (1947н.в.)
Emmanuelle Charpentier
(1968-н.в.), Jennifer A.
Doudna (1964-н.в.)
Nobel Pri ze Outrea ch AB 2023. Sa t. 25 Feb
2023.
<https ://www.nobel pri ze.org/pri zes /chemi s
try/2006/kornberg/fa cts />
Emmanuelle Charpentier –
Facts – 2020.
NobelPrize.org. Nobel Prize
Outreach AB 2023. Fri. 17
Feb 2023.
<https://www.nobelprize.or
g/prizes/chemistry/2020/ch
arpentier/facts/>
Li u Ji n, Nus s i nov Ruth. Al l os tery: An
2015
Пересмотрена модель "аллостерии без конформационных
изменений": показано, что если не наблюдается различий между
активным и неактивным состоянием, то это не означает , что
конформационных изменений нет, т.е. имеют место скрытые
изменения.
Nussinov group
Overvi ew of Its Hi s tory, Concepts , Methods ,
a nd Appl i ca ti ons // PLoS Comput Bi ol .
Uni ted Sta tes , 2016. jun. Т. 12, No 6. с.
e1004966.
Jinek M, Chylinski K, Fonfara
I, Hauer M, Doudna JA,
Charpentier E (August 2012).
"A programmable dual-RNAguided DNA endonuclease in
adaptive bacterial
immunity". Science. 337
(6096): 816–821.
doi:10.1126/science.1225829.
PMC 6286148. PMID
22745249.
Заключение
Как можно увидеть, мир белков и, в частности, ферментов, огромен и разнообразен, и, несмотря на несколько столетий его постижения, пока ещё не
все тайны и процессы этого мира изучены. Аллостерия, названная Монодом
�вторым секретом жизни�, � ключевой биологический феномен, для понимания биологических систем и болезней, активно изучается в настоящее время
и результаты изучения и понимания этого феномена могут помочь сделать
большие шаги в медецине и промышленном применении ферментов.
19
Литература
1. This Hervé. Who discovered the gluten and who discovered its production
by lixiviation? // Notes Académiques de l’Académie d’Agriculture de France
(N3AF). 2018. № 3. С. 1–11. Research note. URL: https://doi.org/10.58630
2. Suplatov D., Švedas V. Study of Functional and Allosteric Sites in Protein
Superfamilies // Acta Naturae. 2015. dec. Т. 7, № 4. С. 34–45. URL:
https://doi.org/10.32607
3. Theodore
Peters.
All
about
albumin:
biochemistry,
genetics
and medical applications.
Elsevier Science, 1995. URL:
https://books.google.ru/books?id=i1DC3KlTAB8C.
4. Garcovich Matteo, Zocco Maria Assunta, Gasbarrini Antonio. Clinical
use of albumin in hepatology // Blood Transfusion.
2009. URL:
https://doi.org/10.1134/S002209302106020X.
5. Фибрин. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B8%D0%B1%D1%80%
D0%B8%D0%BD. На дату: 12.02.2023.
6. 350th Anniversary of the Discovery of Fibrin (1666-2016) History of
Fibrin(ogen) (from John Weisel’s presentation at the XXIVth International
Fibrinogen Workshop, June 23, 2016). https://www.fibrinogen.org/blog/
350th-anniversary-of-the-discovery-of-fibrin-1666-2016-history.
На дату: 03.03.2023.
7. Roskoski Jr Robert. Nature’s robots: A history of proteins:
Tanford, C., Reynolds, J. // Biochemistry and Molecular
Biology Education.
2002.
Т. 30, № 5.
С. 343–345. URL:
https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bmb.2002.494030059991.
20
8. Tanford C., Reynolds J. Nature’s Robots: A History of
Proteins. Oxford Paperbacks.
OUP Oxford, 2003. URL:
https://books.google.ru/books?id=Vg5H7InfABEC.
9. Banchetti-Robino Marina Paola. Van Helmont’s hybrid ontology and
its influence on the chemical interpretation of spirit and ferment //
Foundations of Chemistry. 2016. Jul. Т. 18, № 2. С. 103–112. URL:
https://doi.org/10.1007/s10698-015-9243-y.
10. Enzyme. https://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme. На дату: 12.02.2023.
11. Heckmann Christian M., Paradisi Francesca. Looking Back: A Short History of
the Discovery of Enzymes and How They Became Powerful Chemical Tools //
ChemCatChem. 2020. Т. 12, № 24. С. 6082–6102. URL: https://chemistryeurope.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cctc.202001107.
12. Liu Jin, Nussinov Ruth. Allostery: An Overview of Its History, Concepts,
Methods, and Applications // PLoS Comput Biol. United States, 2016. jun.
Т. 12, № 6. с. e1004966.
13. The Nobel Prize. https://www.nobelprize.org. На дату: 10.02.202303.03.2023.
21