Обоняние. Увлекательное погружение в науку о запахах - Паоло Пелоси

Короче, я пустился на поиск ольфакторных рецепторов. Первым делом нужно было найти многообещающий лиганд и использовать его в качестве наживки для белка. Выбирать такой химикат стоило среди самых сильных одорантов, основываясь на гипотезе, что интенсивный запах означает тесные отношения между лигандом и белком-рецептором.

Мой первый выбор пал на андростенон, стероид с запахом мочи, который мы уже неоднократно обсуждали. У этой молекулы исключительно низкий ольфакторный порог; к тому же она дает один из чистейших образцов избирательной аносмии – ее ощущает только половина народонаселения Земли, что само по себе требует для данного одоранта очень специфического рецептора. Андростенон – хорошо изученный половой феромон свиней; очевидно, для него должен быть свой рецептор у этого вида животных, и, скорее всего, не у него одного.

В общем, этот стероид выглядел как оптимальный выбор и обещал принести ожидаемые результаты.

В итоге карта и правда выиграла – но только гораздо позже, для Лесли Воссхолла, Хироаки Мацунами и их коллег, которые в 2007 году, ровно 30 лет спустя после первого сообщения о специфической аносмии к андростенону [4], сумели изолировать ольфакторный рецептор, сбой в котором и порождает этот обонятельный феномен [5].

В конце 1970-х андростенон, увы, оказался слишком крепким орешком для тогдашних аналитических инструментов и техник, что, впрочем, не помешало ему сыграть важную роль в событиях последующих лет, когда научные исследования и человеческие амбиции стали действующими лицами настоящего детектива с такими затейливыми сюжетными поворотами, что и во сне не приснятся.

Предполагалось, что количество рецепторов в ольфакторной слизистой даже таких крупных животных, как свинья или корова, ничтожно мало. Поэтому, дабы обеспечить нужный для эксперимента уровень чувствительности, ученые пользовались радиоактивно промаркированными лигандами. Таким способом они могли засечь количества искомого вещества в порядке до пикограмма (одной триллионной части грамма). Первым шагом должен был стать синтез прекурсора, который можно сделать радиоактивным в специальной лаборатории. Таким прекурсором стала сама молекула андростенона, которой можно придать двойную связь углерод-углерод и таким образом превратить в аналог, андростанон, очень близкий по структуре и запаху и помеченный двумя атомами радиоактивного водорода.

Вещество в продаже отсутствовало, и поэтому я решил синтезировать его сам через последовательность химических реакций, уже описанную в литературе. Все шло без сучка без задоринки, пока я не добрался до последней стадии – получения самого андростенона из лишенного запаха состава. Его получилось всего несколько миллиграммов, но и этого количества вполне хватило, чтобы наполнить все помещения в отделе отвратительной вонью. Тяжелый смрад застоялой мочи пропитал все лаборатории и дошел до рекреации, где мы с коллегами обычно собирались на кофе. Более того, он въелся в шерстяную ткань одежды, что неудивительно: андростенон намертво связывается с белками (а шерсть – это белок). Каждый сотрудник унес домой как минимум несколько молекул – достаточно даже для не самого тонкого обоняния, – что привело к целому ряду крайне неловких ситуаций. Гости, бывавшие у меня дома, наверняка решили, что регулярное мытье в привычки нашего семейства не входит.

После синтеза радиоактивной пробы из прекурсора лаборатория наконец смогла приступить к поискам… иголки в стоге сена. Стог представлял собой смесь сотен разных белков, выделенных из ткани, выстилающей назальные полости коровы и свиньи – их мы выбрали за большой размер и доступность биологического материала.

Работу мы начинали с визита на местную бойню рано поутру. Там мы вскрывали коровьи и свиные головы, забирали ольфакторные ткани, клали на лед и бегом бежали в лабораторию – экстрагировать белки. Получив экстракт, его инкубировали с малым количеством радиоактивного андростанона, давая пробе разойтись в растворе и связаться с любым подходящим белком (в надежде, что это окажется ольфакторный рецептор), который таким образом окажется радиоактивно промаркирован. Затем из смеси изолировали остатки лиганда и измеряли количество андростанона, связанного с белком. Этот этап старались пройти как можно быстрее, чтобы не дать лиганду отцепиться от белка.

Казалось бы, совершенно понятная процедура, если бы не тот факт, что искомого белка в сложнейшей смеси было ничтожно мало. Количество андростанона, неспецифически связавшегося с другими белками, в разы превышало количество специфически связанного с нашим гипотетическим рецептором. Суть в том, что андростанон – очень гидрофобная молекула, с 19 атомами углерода и единственным кислородом, который во всей структуре только и может взаимодействовать с водой. Андростанон и подобные ему соединения не любят оставаться в воде и охотно цепляются за что угодно, включая другие белки и даже стекло реторты. Где-то здесь мы начали подозревать, что андростанон, возможно, был далеко не лучшим выбором.

Эксперименты выдались долгие и трудные – в основном в холодном отсеке и с неизменно скудными результатами. Мы никак не могли получить внятные доказательства того, что специфичный андростенону белок вообще есть в экстракте. Пока мы сражались с материалом, стараясь добиться хотя бы приблизительно воспроизводимого выхода, в одном из ведущих журналов по биохимии появилась статья ровно с теми результатами, о которых мы мечтали, и полученными по тому же самому протоколу. У конкурентов все сработало превосходно, доказательства были недвусмысленны: да, существует специфичный белок, избирательно и воспроизводимо связывающий андростенон.

С одной стороны, это доказывало, что моя идея верна, но мысль о том, что я только что упустил свой золотой шанс, не слишком утешала. Было ясно, что я проглядел какие-то сугубо практические, но исключительно важные детали. В таких ситуациях вас накрывает не только разочарование от проигрыша как такового, но еще и ощущение собственной неадекватности. Многие в нашей профессии не умеют справляться с такими провалами; трудности подобного рода часто заставляют ученых бросать исследования. По-настоящему хороший специалист на самом деле умеет не только «делать хорошую науку»: еще он должен быть стойким, способным держать удар, падать и снова вставать – как боксер или игрок в покер.

В науке прийти к финишу вторым – значит не прийти вовсе. Вся слава достается тому, кто порвал грудью финишную ленточку. Но и это еще не все: часто она уходит не к тому, кто выдвинул новаторскую идею, и даже не к тому, кто получил доказательные результаты, – а к тому, кто их первым опубликовал. Сами понимаете, это далеко не всегда один и тот же человек. Гонка за публикациями подчас заставляет людей вести себя неэтично. Бывают случаи, хотя и нечасто, когда какой-нибудь ученый, узнав, что коллега отправил в журнал результаты, которые он сам пытался получить, начинает добиваться отсрочки чужой публикации в надежде тиснуть свою собственную первым, объехав конкурента на кривой козе.

Иногда давление столь велико, что статьи подаются (и местами принимаются) к публикации еще до того, как будет собран достаточно надежный пул доказательств, или с сильно отретушированными данными.

Да, я был сильно разочарован, но вместе с тем эта публикация странным образом укрепила меня в решимости продолжать двигаться выбранным курсом. Мы находились в самом начале; много чего еще предстояло сделать и выяснить. Доказательство того, что рецептор действительно существует, лишь закладывало основу для будущей работы: нам еще нужно было изолировать белок, понять его свойства, структуру и где именно в нее вписывается лиганд.