Видный американский ученый-биохимик, нобелевский лауреат 1972 года посвятил жизнь изучению роли живого белка (рибонуклеаза).
Фото: Express Newspapers / Getty Images
Фото: Express Newspapers / Getty Images
Будущий биохимик родился в Нью-Йорке в 1911 году в благополучной семье американского бизнесмена Фрида М. Стейна, где был средним ребенком. Семья была связана с наукой и здравоохранением. Отец Стейна закончил Гарвард и очень интересовался темой общественного здоровья — он сознательно оставил бизнес, чтобы посвятить себя работе в Нью-Йоркской ассоциации туберкулеза как общественный деятель; работал он также в больницах, которые имели отношения к исследованиям, например в медицинском центре Монтефиоре, учебной больнице Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Бронксе.
Родители всячески поощряли желание юного Стейна поступить в медицинский институт или заняться фундаментальной наукой. Первый опыт научной работы он приобрел в школе Линкольна при педагогическом колледже Колумбийского университета, где он сделал научный проект о коллекционировании бабочек и мотыльков. В школе были сильные естественно-научные классы по химии, физике и биологии.
В 16 лет он перевелся в старшую школу в Новой Англии — Академию Филлипса в Эксетере, одну из самых престижных в стране. Там, по его словам, он получил важнейшие навыки по работе с текстом и навык и точность письма и редактуры, который впоследствии отмечали все его коллеги по научной карьере.
Соавтор изобретений Стейна Стенфорд Мур вспоминал, что за 40 лет сотрудничества он не мог написать текст, который Штейн не смог бы улучшить.
В 1929 году он идет по стопам своего старшего брата и поступает в Гарвардский университет, в аспирантуру по химии. И тут впервые за все время обучения он понимает, что органическая химия уже не так ему интересна. Падение мотивации перспективного аспиранта видят и его преподаватели, которые спустя год обучения предлагают Стейну обратить внимание на биохимию, которая тогда только набирала обороты. В 1934 году он переводится из Гарварда на кафедру биологической химии в Колледж врачей и хирургов Колумбийского университета. Этот выбор определил его научную карьеру на всю жизнь. Его однокурсниками стали отобранные заведующим кафедрой Гансом Кларком одаренные студенты со всего мира, все они также стали выдающимися биохимиками.
Самое главное, что молодой ученый, наконец, смог найти «свою тему» и за четыре года написать докторскую диссертацию, посвященную аминокислотному содержанию белка эластина, которую защитил в 1937 году. Так началось его пожизненное увлечение химией белков. Его первым экспериментом было получение эластина из затылочной связки быка. В то время структура эластина еще оставалась неясной, и научная работа Стейна стала прорывной.
После получения докторской степени он начал работать в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (ныне Рокфеллеровский университет) в Нью-Йорке под руководством Макса Бергмана, который собрал вокруг себя лучшие умы по биохимии: Джозеф С. Фрутон, Эмиль Л. Смит, Клаус Хофманн и Пол Замечник.
В лаборатории Бергмана было два основных направления исследований: специфичность протеолитических ферментов и структурная химия белков. Вначале Стейн применил свои таланты для того, чтобы попытаться улучшить гравиметрические методы определения аминокислот. Его первым вкладом в методологию стало введение понятия метода продукта растворимости в попытке получить количественные результаты с помощью реагентов, дающих малорастворимые соли аминокислот. Стейн был соавтором ряда фундаментальных работ, посвященных химии реакций иприта и родственных соединений с функциональными группами аминокислот и пептидов.
В лаборатории Стейн особенно сблизился с коллегой Стэнфордом Муром, который стал его напарником по основным исследованиям.
В 1944 году умер руководитель лаборатории Макс Бергман. Лаборатория проработала еще год, но после 1945-го большинство ученых перешли на другие должности, в том числе и Стэнфорд Мур, и сам Стейн.
Они попросили директора Рокфеллеровского института Герберта С. Гассера дать им возможность реализовать исследование поиска более эффективных способов анализа аминокислот в белках. Гассер на пробную исследовательскую программу свое разрешение дал. Рабочей гипотезой Стейна и Мура было, что точное установление аминокислотного состава белков является первым шагом в определении их химической структуры.
Стейн и Мур использовали колоночную хроматографию, но несколько лет разрабатывали свой метод и оборудование.
Так был создан фотоэлектрический коллектор фракций, который стал прототипом для коммерческого использования в биохимии. Но главной целью ученых был все же поиск метода как нового подхода к изучению химических структур белков.
В 1954 году Стейн стал полным профессором Рокфеллеровского университета. К этому моменту он уже провел анализ аминокислот, обнаруженных в самых разнообразных белках.
Благодаря этим экспериментам, подтвержденным другими учеными Рокфеллеровского университета в 1967 году, была доказана трехмерная конфигурация рибонуклеазы, что являлось частью гипотезы Стейна и Мура о местоположении активного центра этой молекулы.
Спустя пять лет, в 1972 году, Стейну и Муру была присуждена Нобелевская премия по химии «за их вклад в прояснение связи между химической структурой и каталитическим действием активного центра молекулы рибонуклеазы». Третьим лауреатам стал биохимик Кристиан Анфинсен из Национального института здравоохранения США (NIH), чья лаборатория тоже занималась исследованием рибонуклеазы.
К этому времени Стейн уже был тяжело болен. В 1969 году во время участия в международном симпозиуме за границей у него поднялась высокая температура, а спустя несколько дней на пути в США случился первый приступ.
Он едва пережил острую фазу болезни, которая была диагностирована как тяжелый случай синдрома Гийена—Барре. После года госпитализации он остался квадриплегиком, то есть был полностью парализован. Но до самой смерти продолжал работать в науке, приезжая в инвалидной коляске в лабораторию и надиктовывая статьи.
2 февраля 1980 года Уильям Стейн внезапно умер от сердечной недостаточности в своем доме в Нью-Йорке, войдя в историю не только как великий биохимик, но и как пример победы человеческого разума над неизлечимой болезнью и силой обстоятельств.
Использованы материалы книги «National Academy of Sciences 1987. Biographical Memoirs»: Volume 56. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/897.