6.2. Построение модели комплекса ферментов цикла Кребса
1 апреля 1985 года я, наконец, решил начать работу в избранном направлении и для начала занялся сбором информации по ферментам цикла Кребса. В тот же день Курганов позвал меня к себе и предложил заняться конкретной темой, а именно … построением комплекса ферментов цикла Кребса. Так наши намерения совпали.
Первоначально моя работа заключалась в изучении литературы по ферментам цикла Кребса и ряда сопряженных с ним метаболических систем. Курганов передал мне собранные им оттиски по этим ферментам, другую часть я заказал. Много времени ушло на создание картотеки по каждому ферменту и по общим проблемам.
В 1985 году я еще не мог уделять этой работе достаточно времени. По моим расчетам, за девять месяцев этого года (то есть с начала апреля) я смог уделить ей лишь 32% рабочего времени. 24% ушло на подготовку статьи по влиянию ретиноидов на осмотическую стойкость эритроцитов и подготовку обзорного доклада по молекулярному механизму биологического действия витамина А. 19% заняла хоздоговорная работа (см. подраздел 6.1). 25% ушло на общественную работу и другие отвлечения.
Я опирался в первую очередь на работы Paul A. Srere из Техасского университета в Далласе, США. 19–23 августа 1985 года Курганов был в Дебрецене (Венгрия) на школе по динамике биохимических систем, где сделал доклад об общих принципах регуляции ферментов и мультиферментных комплексов. Там же был Srere, сделавший доклад об организации ферментов цикла Кребса. Srere придумал термин «метаболон». Курганов спросил его, не собирается ли он строить модель комплекса. Srere ответил, что он считает основным препятствием различие в размерах между α-кетоглутаратдегидрогеназным комплексом и остальными ферментами цикла Кребса. Srere выдвинул предположение, что в метаболоне цикла Кребса α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс не такой большой. Вскоре Борис Гольдшейн передал нам свежий обзор Srere (“Organization of Proteins within the Mitochondrion”), который я начал тщательно изучать.
16 января 1986 года мы с Кургановым обсуждали тезисы для симпозиума в Пущино (о котором речь пойдет в подразделе 6.5.4). Я записал в дневнике: «Он прочитал мои записи, они его заинтересовали, но он сказал, что в них нет “ничего конкретного”. Велел мне купить пластилин и начать строить комплекс. Обсудили с ним некоторые принципы его построения».
На следующий день я купил пластилин. 22 января записал: «Ближе к 12 ч. сели с Б.И. за работу. Работали в общей сложности 4,5 часа. До обеда пришли к заключению, что комплекс должен иметь ось симметрии 3-его порядка и группироваться вокруг α-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса… Потом мы продолжили работу, и Б.И. продиктовал тезисы. Дал задание, что выяснить в ближайшее время». А в конце дня я отметил: «Интересно, что последнее время я меньше сплю, а работоспособность в общем-то нормальная. Вот что значит работать на подъеме».
Запись от 31 января: «Практически весь день занимался лепкой. Слепил три комплекта ферментов ЦТК. Потом занялся α-кетоглутаратдегидрогеназным комплексом, но очень долго не мог понять, как его лепить. В конце концов с Мариниными советами все-таки слепил».
Запись от 5 марта: «Б.И. позвал меня, и мы около 2,5 часов занимались построением комплекса. Б.И. отверг мою идею расположить Е1 по оставшимся 6 вершинам, и мы решили расположить их по 6 серединным ребрам. После этого мне удалось расположить более или менее оставшиеся ферменты, причем оказалось, что цикл замыкается только для трех наборов ферментов. Нам обоим показалось, что это может иметь важное значение».
Запись от 10 марта: «Слепил еще по 3 экземпляра каждого фермента цикла Кребса и стал достраивать комплекс. При этом выявились новые сложности: во-первых, не оказалось места для аспартатаминотрансферазы, во-вторых, в другом месте образовалась пустота. Я решил заполнить ее нуклеозиддифосфокиназой и начал смотреть о ней литературу».
Запись от 17 марта: «Слепил еще 6 шариков нуклеозиддифосфокиназы. Пришел к выводу, что надо еще и аспартатаминотрансферазу. Но пока комплекс никак не получается». 18 марта: «Слепил 6 шариков аспартатаминотрансферазы и попытался построить комплекс. Проверил размеры всех шариков и уменьшил некоторые до требуемых размеров. Но все равно комплекс не получается. Пришел к выводу, что кетоглутаратдегидрогеназу надо превратить в эллипсоид». 21 марта: «Понял, что единственный выход – придать некоторым белкам форму эллипсоида. В частности – аспартатаминотрансферазе. Хотел получить подтверждение этому в литературе, но не смог пока».
Запись от 25 марта: «Сегодня – великий день. Я собрал комплекс… В 11:30 он был готов. Показал его Б.И. Около часа посидели с ним. Он одобрил. Главный вопрос: действительно ли цикл не замыкается в одном отсеке, а только в трех».
26 марта я занялся вычерчиванием комплекса в трех проекциях. С фронтальной проекцией были мучения. По совету Курганова стал сначала вычерчивать на миллиметровке. Фактически сразу пришлось делать рисунки для доклада на конференции молодых ученых (см. подраздел 6.5.2). Затем в мае–июне я делал доклады еще на трех мероприятиях в Пущино (см. подразделы 6.5.3–6.5.5).
30 июня начал писать статью для сборника материалов Пущинского симпозиума по энергетическому обмену (см. подраздел 6.5.4). Потом доработали ее с Кургановым, и 29 августа я отправил ее Ю.Г. Каминскому в Пущино. В ней были разделы: «α-Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс – ядро комплекса ферментов ЦТК», «Принципы построения мультиферментного комплекса», «Гипотетическая структура комплекса ферментов ЦТК», «Физиологическая важность образования мультиферментного комплекса», «Пути проверки модельной структуры мультиферментного комплекса», «Заключение».
После этого Курганов велел мне писать статью для журнала «Молекулярная биология» и для зарубежного журнала. Для журнала «Молекулярная биология» я взял за основу статью, посланную в Пущинский сборник. Начал работать над этой статьей 27 августа. В новой статье мы уже использовали термин «метаболон», в том числе и в названиях разделов. Кроме того, мы поменяли местами первые два раздела и сделали некоторые вставки, увеличили число рисунков с трех до шести, а список литературы с 34 до 51.
Закончили статью в октябре, но сначала отправили ее коллегам – В.В. Корнилову (с Б.Н. Гольдштейном и Я.С. Сметаничем), В.Е. Стефанову с В.А. Карасевым, Р.Н. Микельсаару и В.И. Кулинскому. Потом, получив обратную связь, подредактировали, и 27 января 1987 года я отправил статью в редакцию. Обе статьи (в симпозиальном сборнике и в «Молекулярной биологии») вышли в 1987 году, причем в журнале в ноябре, а в сборнике в декабре.
В октябре 1986 года я начал писать на бэйсике программу для построения комплекса ферментов ЦТК в качестве выпускной работы в МИРЭА. Защитил работу в июне 1987 года (см. раздел 9).
Статью для «Молекулярной биологии» мы перевели на английский, и 12 марта 1987 года я ее отправил в Journal of Theoretical Biology. 22 июля получил из журнала отказ с разгромной рецензией. 28 июля Курганов предложил послать отвергнутую статью в журнал BioSystems. Подготовили заново статью и отправили ее в BioSystems 29 декабря.
29 февраля 1988 года пришел ответ из BioSystems: один из рецензентов сообщил им, что статья уже опубликована в «Молекулярной биологии», и они отказываются публиковать ее. Этим рецензентом, по-видимому, был Srere, которому мы наивно послали оттиск нашей статьи в «Молекулярной биологии». Я написал ответ в BioSystems (Курганов его одобрил) о том, что статья опубликована на русском языке, так что она недоступна англоязычному читателю, и к тому же мы ее доработали. Отправил письмо 3 марта. 25 апреля пришел ответ: они согласны опубликовать статью, если мы учтем небольшое количество их замечаний. Мы сделали добавления, и 3 мая я отправил доработанную статью. Статья «Supramolecular organization of tricarboxylic acid cycle enzymes» вышла в первой половине 1989 года.
По данным РИНЦ, на статью в BioSystems сделано 52 ссылки, по данным Google Scholar – 75. На статью в «Молекулярной биологии» сделана, по данным РИНЦ, 21 ссылка (на 19 февраля 2025 года).
Начиная с 1986 года я неоднократно общался со Всеволодом Розановым из Одессы, который занимался ферментами ГАМК-шунта и проявлял интерес к моему комплексу. Он сотрудничал с лабораторией Гунара и поэтому часто бывал во ВНИВИ. 12 января 1989 года я записал в дневнике: «Ко мне зашел В.А. Розанов. Он коротко сообщил о своих последних экспериментальных результатах: соосаждение ГАМК-трансаминазы с α-кетоглутаратдегидрогеназным комплексом, реципрокная регуляция этих ферментов. Я показал ему построение комплекса на компьютере».
16 мая 1989 года: «Сегодня заходил Розанов. Подарил мне оттиск своего обзора, сказал, что очень хочет, чтобы я достроил комплекс ферментами ГАМК-шунта». 22 мая я начал изучать литературу по ГАМК-шунту. Затем стал строить модель «объединенного метаболона» для тканей головного мозга, где действует ГАМК-шунт (модель, построенная в 1986 году, была в первую очередь для сердца). В эту модель мы включили все ферменты ЦТК и аспартатаминотрасферазу, а вместо нуклезиддифосфаткиназы – два фермента ГАМК-шунта, ГАМК-α-кетоглутаратаминотрансферазу и дегидрогеназу янтарного полуальдегида. Работал достаточно интенсивно, чтобы успеть к международному симпозиуму, который открылся 19 июня (см. подраздел 6.5.10).
20 июня записал в дневнике: «Сегодня я впервые за три года сделал конкретное». В этот день я сконструировал модель «объединенного метаболона» и на следующий день повесил ее на свой симпозиальный стенд, а также дал рисунок Розанову.
18 августа я получил от Розанова рукопись статьи, которую он подготовил и в которую включил меня и Курганова в качестве соавторов. Просил дописать нашу часть. 20 августа мы на даче обсудили статью с Кургановым, и я написал ответ Розанову.
4 сентября: «Большую часть рабочего дня занимался статьей по ГАМК-шунту. Придумал новое название, набрал на компьютере шапку, написал свой вариант введения и свою часть – построение модели». 11 сентября сделал рисунки к статье. 27 сентября: «Набрал на компьютере и распечатал свой абзац для “Материалов и методов” и подпись к рисунку к статье. В 15 ч. приехал Розанов. Мы с ним посидели два часа, отредактировали мою и его части, в т.ч. и название».
Одесситы почему-то еще долго со статьей возились. Статья «Надмолекулярная организация аминотрансфераз и дегидрогеназ α-кетокислот митохондрий головного мозга крыс» (авторы – одесситы В.А. Розанов, Г.Р. Герасимяк, А.Я. Розанов, их вьетнамский аспирант Фан Ван Тьи, я и Курганов) поступила в редакцию «Украинского биохимического журнала» только 3 августа 1990 года и была опубликована в февральском выпуске журнала за 1991 год.
В сентябре и октябре 1989 года я дорабатывал программу построения комплекса. Продолжал работать над программой также в январе 1990 года. 29 января записал: «В основном программа сделана». Тем не менее, в феврале еще немного ею занимался. Еще немного работал над программой в ноябре и декабре 1991 года.
