Аарон Клуг

Биография

Родился в литовском местечке Жялва в еврейской семье Лейзера Клуга и Бейлы Клуг (Силин). Когда ему было два года, Клуги переехали в Дурбан (Южная Африка), куда семья его матери эмигрировала в начале века.

С 1937 по 1941 год Клуг учился в школе г. Дурбан. После того, как мальчик прочитал книгу Поля де Крайфа «Охотники за микробами», у него родился интерес к науке.

Поступив в 1942 году в Университет Витватерсранда в Йоханнесбурге, Клуг стал посещать подготовительный курс по медицине, а также занятия по биохимии, физике и математике. К тому времени, когда в 1945 году он окончил университет, получив степень бакалавра естественных наук, его выбором стала физика.

Занимаясь в Кейптаунском университете на выделенную ему стипендию, он изучил у одного из своих учителей, Р. У. Джеймса, метод рентгеновской кристаллографии. Получив в 1946 году степень магистра естественных наук, Клуг остался в Кейптаунском университете, чтобы продолжить свою работу с Джеймсом над изучением органических соединений с помощью дифракции рентгеновских лучей.

Стипендия и субсидия на проведение научных исследований, полученная от Тринити-колледжа Кембриджского университета, позволили Клугу в 1949 году переехать в Англию. Клуг хотел работать в Кавендишской лаборатории у нобелевских лауреатов 1962 года М.Перуца и Дж.Кендрю, но там не было свободных мест, и Клуг под руководством Д.Р.Хартри изучал структуру стали. За эту работу он в 1952 году получил докторскую степень.

Перейдя в отдел коллоидной химии, Клуг в течение 1953 года исследовал биофизические процессы, в ходе которых кислород и оксид углерода обмениваются в гемоглобине. Эти исследования усилили интерес ученого к рентгеновскому анализу биологических молекул, и к концу следующего года он получил стипендию Наффилда для работы в Бербекском колледже в Лондоне под руководством Джона Десмонда Бернала (1901—1971), бывшего преподавателя Перуца в Кембриджском университете. Очень недолгое время Клуг изучал рибонуклеазу. Во время этой работы он познакомился с Розалиндой Франклин, чье исследование по рентгеновскому анализу ДНК помогло в свое время Нобелевским лауреатам по физиологии или медицине 1962 году Фрэнсису Крику и Джеймсу Уотсону установить структуру этой молекулы.

Она незадолго до этого приступила к исследованию вируса табачной мозаики. Полученные Франклин рентгеновские изображения, вызвали у Клуга большой интерес, и он подключился к этой работе. В результате Клуг (к тому времени Франклин умерла в 1958 году) установил, что вирус табачной мозаики представляет собой широкую спиралевидную структуру с повторяющимися фрагментами белка, причем генетический материал располагается вдоль внутренней поверхности белка.

В этот же период времени Клуг и его коллеги исследовали вирусы, вызывающие полиомиелит. Считалось, что они имеют сферическую форму, но их точная структура установлена не была – имевшаяся в то время в распоряжении исследователей методология ренгенографического эксперимента была в принципе недостаточной для получения удовлетворительного результата.

Опираясь на знания в области физики и рентгеновского анализа, Клуг разработал новый метод, называемый кристаллографической электронной микроскопией, при котором изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, подвергается дифракции лазерным излучением. Получаемую в результате картину можно затем расшифровать и установить структуру анализируемого объекта.

Этот метод вооружил Клуга не только новым техническим подходом, но и определил процедуру проведения исследований, которые связывают воедино клеточную и молекулярную структуры. Он мог теперь изучать сложную биологическую систему, сначала вычленив ее из клетки, затем получив подробную картину путем рентгеновского и химического анализов и, наконец, создав полное изображение всего устройства с помощью электронного микроскопа.

В 1972 году он начал применять эту последовательность при анализе хроматинов – соединений гистонов (особых белков) с ДНК, которые образуют хромосомы высокоорганизованных организмов. В 1981 году Клугу и его коллегам удалось показать, что гистоны так туго свернуты в сферические клубки, что единственная нить ДНК человека длиной приблизительно в 2 метра укладывается в ядро клетки, диаметр которой меньше сотой доли миллиметра.

Разрешающая способность метода Клуга позволяет получить изображение большинства атомов химических элементов. Таким образом, химик имеет возможность непосредственно наблюдать молекулы и их комплексы.

В 1982 году Клугу была присуждена Нобелевская премия «за разработку метода кристаллографической электронной микроскопии и прояснение структуры биологически важных комплексов нуклеиновая кислота – белок». Во вступительном слове от имени Шведской королевской академии наук Б.Г.Мальмстрем заявил, что осуществленное Клугом

С 1978 году Клуг становится одним из руководителей лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований в Кембридже. Здесь он продолжает вести научную работу, сохраняя верность ранее избранной теме.

Продолжая исследование структуры вируса табачной мозаики и некоторых других вирусов, Клуг и его научная группа усовершенствовали количественный метод кристаллографической электронной микроскопии для вычисления трехмерных карт изучаемых образцов. В дальнейшем интересы ученого переместились в область анализа структуры ДНК и РНК. В частности, была проанализирована пространственная структура рибозима, т.е. каталитической РНК. Обращение к внутренней структуре нуклеосома привело к пониманию того, как молекула ДНК упакована в хромосомах, а работа над фактором транскрипции, связанным с ДНК, привела к открытию нового домена – цинкового «пальцевого» участка.

В 1995 году Клуг был избран президентом Лондонского Королевского общества и награжден орденом «За заслуги».

Научные работы

• Architecture of plant viruses // Biochem. J. 1963. V. 88. P. 24;
• An optical method for the analysis of periodicities in electron micrographs, and some ovservations on the mechanism of negative straining // J. Mol. Biol. 1964. V. 10. (with J. Berger).