Берг (Berg), Пол

Американский биохимик Пол Берг родился в Нью-Йорке, в Бруклине. Он был одним из трех сыновей Гарри Берга и Сары (Бродски) Берг. Окончив в 1943 г. среднюю школу Авраама Линкольна, Берг поступил в Пенсильванский государственный колледж, чтобы изучать биохимию, однако ему пришлось прервать обучение из-за службы в военно-морских силах США в 1944 – 1946 гг. В 1946 г. он вернулся в Пенсильванский государственный колледж и окончил его в 1948 г., получив степень бакалавра по биохимии. После окончания колледжа Берг работал в университете Вестерн-Резерв (сейчас это университет Кейз-Вестерн-Резерв) в Кливленде (штат Огайо), где в 1952 г. ему была присуждена докторская степень. В 1952 – 1953 гг. он в качестве постдокторского стипендиата (эта стипендия выделяется на год после защиты докторской диссертации) вел исследовательскую работу в Институте цито-физиологии в Копенгагене, а затем в течение года осуществлял дальнейшие исследования в этом направлении вместе с Артуром Корнбергом в Вашингтонском университете в Сент-Луисе. В 1955 г. он стал ассистент-профессором микробиологии в Вашингтонском университете, в 1959 г. – адъюнкт-профессором Станфордского университета, а в 1969 г. заведовал там кафедрой биохимии.

Работая под руководством Корнберга, Берг изучил химический состав дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и рибонуклеиновой кислоты (РНК). Молекула (полимер) ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, каждая из которых представляет собой линейную последовательность молекул мономеров, называемых нуклеотидами. В свою очередь каждый из нуклеотидов является азотистым основанием, а их комбинация связывает полинуклеотидные цепи. Эта структура связана с другими нуклеотидами и составляет полипептидную цепь. Программы заложены в особые кодоны – сочетания нуклеотидов, стоящих рядом в цепи ДНК, которые включают также «инструкции» по синтезу белков из аминокислот. Различные виды РНК выполняют специфические функции по закладыванию информации в белки. К белкам же относятся и энзимы – катализаторы, которые заканчивают цепь определенным азотистым основанием или вызывают объединение отдельных звеньев цепи.

В Станфорде Берг особенно заинтересовался ролью транспортных рибонуклеиновых кислот (тРНК). Эти вещества переносят аминокислоты в определенное место во время синтеза белка. В процессе синтеза один конец молекулы тРНК соответствует части программной последовательности, а другой несет специальный инструктивный аминокислотный кодон (нуклеотидный триплет). У каждого вида аминокислот имеются свои молекулы тРНК, структуру которых описали в 1965 г. Роберт У. Холли, Хар Гобинд Корана и Маршалл У. Ниренберг. Берг, выделив в чистом виде различные тРНК и энзимы, прояснил роль тРНК в синтезе белка.

К середине 60-гг. были детально изучены гены прокариотов (микробов, не обладающих оформленным клеточным ядром, таких, как бактерии). Большая часть знаний о них была получена благодаря тому, что несколько различных вирусов могут войти в клетку бактерии Escherichia coli и, однажды попав туда, заменить некоторые ДНК бактерии своими ДНК, заставив, таким образом, бактерию вырабатывать вирусный белок. Более того, поскольку каждый вид вируса влияет на специфические белки, они стали необходимы для выделения и оперирования в химических целях генами, которые есть у Escherichia coli. Бергу хотелось знать, может ли быть разработан подобный метод для анализа и оперирования значительно более сложными генами многоклеточных организмов, в т.ч. организмом человека.

Продолжая это направление исследований, Берг взял годичный отпуск для научной работы в Солковском институте, где сотрудничал с Ренато Дульбекко. Дульбекко изучал там незадолго до этого открытый вирус, названный полиомой, который вызывает появление опухолей у грызунов. Полиома представляла для Берга особый интерес не только потому, что она могла передвигаться между клетками млекопитающих в лабораторной ванне, но и потому, что ее ДНК могла «входить» и «выходить» из ДНК клеток того организма, в который попадал этот вирус. Полиома, таким образом, действовала во многих отношениях так же, как и хорошо изученные бактериальные вирусы, но ее можно было использовать для исследования клеток млекопитающих.

Вернувшись в 1968 г. в Станфордский университет, Берг приступил к изучению подобного вируса-40 (SV40) – вируса, вызывающего появление опухолей у обезьян и тесно связанного с полиомой. Вскоре, однако, он понял, что этот вирус мог бы лучше служить в качестве направляющего, если бы был изменен таким образом, что включал бы любой участок спирали ДНК клетки млекопитающего, который бы выбрал экспериментатор. Молекулы ДНК, содержащие материал, взятый из более чем одного типа организма, называются рекомбинантными молекулами ДНК. Несмотря на то что рекомбинантные молекулы ДНК встречаются в природе в живых организмах, Берг полагал, что их можно было бы лучше изучить, если получить в лабораторных условиях.

Берг начал свой первый эксперимент по получению рекомбинантной молекулы ДНК приблизительно в 1970 г., взяв для этого SV40 и хорошо изученный вирус Escherichia coli (бактериофаг ?). Ученый добавил специфические энзимы к этим в обычных условиях не взаимодействующим организмам и разорвал их молекулы ДНК в таких местах, что они могли быть рекомбинированы. Этот способ оказался, однако, весьма спорным. Многие ученые опасались, что искусственные вирусы могут порождать новые, вызывающие рак бактерии, и по этой причине Берг прервал свои опыты с рекомбинантными молекулами ДНК. В течение последующих нескольких лет он сосредоточил свое внимание на разработке более действенного и точного способа оперирования SV40.

В 1974 г. при активном участии Берга, озабоченного потенциальной опасностью, связанной с изучением рекомбинантных молекул ДНК, на их исследования был наложен годичный мораторий. В следующем году ученый был председателем международной конференции, наметившей генеральную линию такого рода исследований. Однако, когда ученые поняли, что технология изучения рекомбинантных молекул ДНК не так опасна, как думали сначала, они перестали строго следовать ранее выработанным правилам. Технология, разработанная Бергом и его коллегами, позволила не только оперировать генами для создания новых фармацевтических средств, таких, как интерферон и гормоны роста, но и впервые так глубоко проникнуть в молекулярную биологию высших организмов.

В 1980 г. Бергу была присуждена половина Нобелевской премии по химии «за фундаментальные исследования биохимических свойств нуклеиновых кислот, в особенности рекомбинантных ДНК». Вторая половина премии была поделена между Уолтером Джилбертом и Фредериком Сенгером. В своей Нобелевской лекции Берг сделал обзор проведенных им исследований, подчеркнув постоянно существующую необходимость решать этические вопросы, которые возникают в связи с опытами с рекомбинантными молекулами ДНК. Тем не менее «прорыв, достигнутый в результате изучения рекомбинантных молекул ДНК, – сказал он в заключение, – обеспечил новый действенный подход к решению вопросов, которые веками волновали человечество».

После получения Нобелевской премии Берг продолжает заниматься научно-исследовательской работой в Станфордском университете, совершенствуя разработанный им метод молекулярного анализа генов высших животных. С 1970 г. он занимает должность профессора биохимии в Медицинском центре Станфордского университета.

В 1947 г. Берг женился на Милдред Ливи. У супругов есть сын. Помимо Нобелевской премии, Берг награжден премией Эли Лилли Американского химического общества (1959), наградой В.Д. Маттиа Института молекулярной биологии Роша (1974), ежегодной наградой Гарднеровского фонда (1980), премией Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (1980) и наградой Нью-йоркской академии наук (1980). Он член американской Национальной академии наук. Американской ассоциации содействия развития науки. Американской академии наук и искусств. Американского общества биохимиков и Американского химического общества. Ученый удостоен почетных степеней Рочестерского и Йельского университетов.