УОЛД Джордж (1906-97)

УОЛД Джордж (1906-97)
УОЛД (Wald) Джордж (1906-97), американский биохимик. Исследовал химические основы процесса зрения, установил путь распада (природу выцветания) родопсина. Нобелевская премия (1967, совместно с Р. Гранитом и Х. Хартлайном) "за открытия, связанные с первичными физиологическими и химическими зрительными процессами". * * * УОЛД (Wald) Джордж (18 ноября 1906 г. - 12 апреля 1997). Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1967 г. совместно с Рагнаром Гранитом и Х. Кеффером Хартлайном. Американский биохимик Джордж Уолд родился в Нью-Йорке в семье Исаака Уолда, портного швейной фабрики, и Эрнестины (Розенман) Уолд, иммигрантки из Германии. У. получил начальное и среднее образование в общеобразовательных школах Бруклина (Нью-Йорк). После присвоения ему степени бакалавра естественных наук в 1927 г. в колледже имени Вашингтона при Нью-Йоркском университете он поступил в Колумбийский университет, где в 1928 г. ему была присвоена степень магистра естественных наук, а в 1932 г. – доктора философии. В Колумбийском университете У. изучал зрение под руководством Селига Хечта, одного из выдающихся, всемирно известных биофизиков. Хечт выполнил многочисленные исследования по физиологии глаза, но главным образом интересовался выяснением биохимии зрения. В 1877 г. Франц Болл обнаружил, что при освещении иссеченной сетчатки (внутренней оболочки глаза) лягушки слабым светом она была розоватой, при сильном свете ее цвет становился белым. Дополняя работу Болла, Вильгельм Кюхн показал, что сетчатка содержит зрительный пигмент, известный в настоящее время под названием "родопсин", который, поглощая свет, распадается на пурпурную, желтую и белую фракции и в темноте вновь синтезируется. Сетчатка глаза человека состоит из множества светочувствительных палочковых и колбочковых клеток. Кюхн обнаружил, что родопсин содержится только в палочковых клетках, которые, как известно, обеспечивают сумеречное, черно-белое зрение, но не воспринимают цвета; колбочковые клетки, являющиеся элементами цветового зрения, значительно менее чувствительны и поэтому активны только при освещении. Основываясь на исследовании Кюхна, Хетч предположил, что первичное событие в процессе зрения происходит при распаде родопсина на другие продукты под влиянием света, один из которых вызывает электрическое возбуждение зрительного нерва, и таким образом возникает рецепторный потенциал. Параллельно с фотопревращением зрительных пигментов происходят процессы их постоянного восстановления. "Я покинул лабораторию Хечта, – сказал У., – с огромным желанием заняться молекулами". Национальное исследовательское общество по распределению стипендий по биологии предоставило ему в 1932 г. возможность продолжить работу по изучению зрения под руководством Отто Варбурга в Институте кайзера Вильгельма в Берлине. В лаборатории Варбурга У. выделил родопсин и продукты его распада, один из которых (белок) он назвал опсином. Второй продукт оказался альдегидом витамина А. Хотя, как впоследствии признал У., "были веские основания" исследовать витамин А в сетчатке (например, было известно, что ночная слепота является симптомом дефицита этого витамина), "трудно еще было представить, что витамины непосредственно участвуют в физиологических процессах". Зная, что швейцарский химик Пауль Каррер недавно установил структуру витамина А, У. отправился в его лабораторию в Цюрих для завершения идентификации витамина А в родопсине. Последующие исследования он выполнил в 1933 г. с Отто Мейергофом в Гейдельбергском университете, после чего вернулся в США, где в течение года был стипендиатом Чикагского университета. В 1934 г. он стал преподавателем биохимии, в следующем году – преподавателем биологии Гарвардского университета. В 1944 г. он был назначен адъюнкт-профессором, а в 1948 г. – полным профессором. В конце 30-х и 40-х гг. У. исследовал химические свойства родопсина и продукты его распада под влиянием различных режимов освещения у разных видов животных. На основании своих экспериментов он заключил, что "все зрительные пигменты, которые известны, построены по единому плану: состоят из ретиналя (альдегида витамина А), связанного с... опсином". К 1950 г. У. имел уже достаточно сведений о родопсине, чтобы попытаться синтезировать это вещество. Вместе со своей аспиранткой Рут Хаббард он впервые провел опыт с использованием витамина А в виде рыбьего жира. Как они и ожидали, в результате реакции образовался родопсин, который обесцвечивался и затем восстанавливался при различных режимах освещения точно таким же образом, как и естественный родопсин. Для подтверждения этих результатов У. и Хаббард повторили эксперимент, используя чистый кристаллический витамин А. Однако в этом случае родопсин не синтезировался. Вскоре экспериментаторы поняли, что они не потерпели неудачу, а столкнулись с механизмом действия родопсина. Ретиналь представляет собой молекулу с длинным "плечом" атомов углерода, которые могут располагаться несколькими различными способами; каждое расположение приводит к существованию так называемого изомера. Наиболее стабилен транс-изомер, образованный из кристаллического витамина А, в котором атомы углерода расположены в одной плоскости. Дальнейшие исследования выявили существование другой формы не подвергнутого воздействию света ретиналя (11-цис-изомера), точно соответствующего молекуле белка опсина. "Это отклонение от плоскости, – объяснял У., – казалось, сделает молекулу такой нестабильной, что с трудом можно будет ее обнаружить. Однако стало ясно, что образовавшаяся 11-цис-изомерная форма ретиналя умеренно стабильна, но только при условии сохранения темноты". Поскольку прямой транс-изомер не соответствует месту связывания на молекуле опсина, освещенный родопсин диссоциирует на ретиналь (альдегид витамина А) и опсин. У. пояснил, что "единственным действием света в зрительном процессе является изомеризация хромофора (атомной группы, обусловливающей окраску) зрительного пигмента из 11-цис-изомерной формы в транс-изомерную. То, что происходит... представляет последствия этой единственной световой реакции". В интервью газете "Нью уоркер" У. изложил свою мысль более просто: "Молекула витамина А, как известно, может менять свою изомерную форму... Роль света в зрительном процессе заключается в выпрямлении молекулы витамина А в его естественную форму. Все другие процессы, происходящие в глазу, могут протекать в темноте". В конце 50-х гг. У. занялся изучением колбочек сетчатки, рецепторов светоощущения. За десять лет до этого Рагнар Гранит показал, что человеческий глаз содержит три вида колбочковых клеток, каждый из которых чувствителен к различным цветам спектра. У. вместе с Полем К. Брауном; другими коллегами получил биохимическое обоснование для исследований Гранита, определив, что каждая колбочка содержит один из трех пигментов: голубой, зеленый или красный. Все пигменты содержат один и тот же хромофор, 11-цис-форму ретиналя; различия между ними возникают за счет различных белков (опсинов). Нарушения цветового зрения возникают при отсутствии у человека некоторых генов, которые осуществляют синтез одного или нескольких специализированных опсинов. У., Гранит и Х. Кеффер Хартлайн в 1967 г. разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине "за открытия, связанные с первичными физиологическими и химическими зрительными процессами". Вручая награду, Карл Густаф Бернхард из Каролинского института поздравил У. и отметил его "способность глубоко проникать в биологические процессы и высокую эффективность биологических методов, применяемых им" при идентификации зрительных пигментов и их предшественников. "В качестве дополнительного результата Вам удалось определить спектры поглощения различных типов колбочек, служащих для цветового зрения, – продолжал Бернхард. – Ваше наиболее важное открытие первичной молекулярной реакции на свет в сетчатке представляет значительный прогресс в области зрения, т. к. она играет роль триггера фоторецепторов всех живущих животных". Между 1968 и 1980 гг. У. был профессором биологии в Гарварде. Многие годы он следовал собственной заповеди, что преподаватель должен "быть тем же студентом, но обладающим более обширными знаниями, чем остальные, стремиться создавать творческую атмосферу и жить студенческой жизнью настолько, чтобы стать ее частью". В свободное от занятий время У. принимал участие в политических и социальных акциях. Он решительно поддерживал движение студентов 60-х и 70-х гг. и стал активным участником массовых митингов, направленных против войны во Вьетнаме, строительства атомных электростанций и накопления оружия. В 1931 г. У. женился на Френсис Кингслей; у них было два сына. Они разошлись в 1957 г. Через год У. женился на Рут Хаббард; у них родились сын и дочь. Среди почетных наград У. – премия Альберта Ласкера Американской национальной ассоциации здравоохранения (1953), медаль Румфорда Американской академии наук и искусств (1959), медаль Фредерика Ивеса Офтальмологического общества Америки (1966), мемориальная премия Дакетта Джонса Фонда Хелен Хэй Уитни (1967) и медаль Пауля Каррера по химии университета в Цюрихе, которой он был награжден совместно со своей женой (1967). Он – член Национальной академии наук, американского философского общества, Американской академии наук и искусств и Офтальмологического общества Америки.