Ричард Джон Робертс

Краткая биография

Жизнь и работа

Ричард Джон Робертс родился 6 сентября 1943 года в Дерби, Англия, а детство провёл преимущественно в Бате. В Шеффилдском университете он изучал химию и там же получил докторскую степень по органической химии. Однако его научные интересы постепенно сместились от химии небольших молекул к устройству живой клетки. После университета Робертс отправился в Гарвард, где работал в лаборатории Джека Стромингера и освоил методы исследования нуклеиновых кислот.

В 1972 году Робертс перешёл в Лабораторию Колд-Спринг-Харбор в США. Одним из его основных интересов стали рестрикционные ферменты — бактериальные белки, способные разрезать ДНК в определённых местах. В то время такие ферменты превращались в важнейший инструмент новой молекулярной биологии: с их помощью можно было картировать геномы, выделять отдельные фрагменты ДНК и постепенно приближаться к определению их последовательностей.

Именно работа с этими инструментами привела Робертса к совсем другой проблеме. Его группа исследовала аденовирус 2 и пыталась понять, как устроены участки ДНК, управляющие началом транскрипции у эукариот. Исходная идея выглядела вполне логично: найти начало гена и сравнить его с уже известными бактериальными системами. Но результаты экспериментов не укладывались в привычную картину, согласно которой ген представлял собой один непрерывный участок ДНК, непосредственно соответствующий последовательности матричной РНК.

Решающие данные были получены при сравнении вирусной ДНК и зрелой РНК. В опубликованной в 1977 году работе Луизы Чоу, Ричарда Гелинаса, Томаса Брокера и Ричарда Робертса электронная микроскопия гибридов РНК и ДНК показала неожиданную структуру: последовательности, находившиеся далеко друг от друга в геноме аденовируса, оказывались соединёнными рядом друг с другом в зрелой РНК. Это означало, что первоначальный транскрипт каким-то образом обрабатывается, а находящиеся между нужными участками последовательности удаляются.

Практически одновременно и независимо аналогичный результат получила группа Филлипа Шарпа в Массачусетском технологическом институте. Эти исследования разрушили простое представление о том, что эукариотический ген обязательно является непрерывной последовательностью. Стало ясно, что многие гены состоят из участков, сохраняющихся в зрелой РНК, и промежуточных последовательностей, которые удаляются при её созревании. Позднее за ними закрепились названия экзоны и интроны, а сам процесс удаления интронов и соединения экзонов получил название сплайсинга РНК.

Значение открытия оказалось намного шире устройства одного вирусного генома. Прерывистые гены характерны для огромного числа эукариотических генов, включая человеческие. Клетка сначала создаёт первичный транскрипт, содержащий и экзоны, и интроны, а затем перерабатывает его в зрелую РНК. Поэтому путь от ДНК к белку оказался не простым копированием информации, а многоэтапным процессом, на котором клетка получает дополнительные возможности для регуляции экспрессии генов.

Дальнейшие исследования многих лабораторий показали ещё один уровень сложности — альтернативный сплайсинг. В разных клетках или при разных условиях один первичный транскрипт может собираться несколькими способами, создавая разные варианты зрелой РНК, а во многих случаях и разные белковые изоформы. Это не было отдельным открытием, которое следует приписывать Робертсу и Шарпу, но именно открытие прерывистой структуры генов сделало такой механизм понятным на молекулярном уровне. Нарушения сплайсинга впоследствии оказались связаны со многими наследственными заболеваниями и опухолевыми процессами.

В 1993 году Ричард Робертс и Филлип Шарп получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине «за открытие прерывистой структуры генов». Формулировка премии подчёркивала независимость двух направлений работы. При этом экспериментальная история открытия была коллективной: ключевая статья группы Робертса имела четырёх авторов, и вклад коллег, непосредственно проводивших исследования, был существенной частью результата.

После двух десятилетий в Колд-Спринг-Харбор Робертс в 1992 году перешёл в New England Biolabs. Его дальнейшие исследования были связаны с рестрикционными системами бактерий, ДНК-метилтрансферазами, биоинформатикой и развитием базы данных REBASE, систематизирующей сведения о ферментах рестрикции и модификации. Его научная карьера показывает, как попытка разобраться в одном техническом вопросе — где именно начинается транскрипция вирусного гена — может привести к пересмотру фундаментального представления о строении генов.