Курт Вютрих (Kurt Wьthrich)

родился 4 октября 1938 г. в г.Ааберг (Швейцария).

В 1962 г. закончил университет в Берне и получил диплом

лиценциата по специальности химия-физика-математика.

Затем методом ЭПР-спектроскопии изучал комплексы

металлов в университете Базеля, где в 1964 г. получил

степень доктора философии.

В 1965-1967 гг. работал в Калифорнийском университете

(Беркли, США) и, изучая комплексы ванадия, впервые

познакомился с мощью ЯМР-спектроскопии.

С 1967 г. и по настоящий день Вютрих разрабатывает методы ЯМР-спектроскопии для исследования пространственной структуры белков в растворе. Сначала в лабораториях США, а по возвращении в Швейцарию - в отделе биологии Высшей федеральной технической школы в Цюрихе. Здесь он прошел все ступени научной карьеры - от приват-доцента до профессора (1980). Согласно законам Швейцарии, профессор по достижении 65-летнего возраста должен уйти на пенсию. Однако Вютрих, полный физических сил и творческих замыслов, уже перебрался в Калифорнию (США), сохранив лабораторию в Швейцарии (она будет существовать до середины 2003 г.). В отделе структурной биологии Института Скриппса он организовал новую группу для исследования пространственной структуры и функции сигнальных клеточных белков высокоскоростными ЯМР-методами. Сегодня благодаря усилиям Вютриха, его учеников и коллег ЯМР-спектроскопия превратилась в мощнейший метод, призванный расшифровать многие тайны живой природы.

Нобелевский комитет присуждает уже третью премию за работы, связанные с ЯМР-спектроскопией, причем второй премией в 1991 г. награжден соотечественник Вютриха Р.Эрнст. Вместе с ним нынешний нобелевский лауреат с 1975 г. работал над расшифровкой третичной структуры белков в растворе методом двумерной ЯМР-спектроскопии, а с середины 80-х годов - трехмерной ЯМР-спектроскопии. Поэтому многие специалисты считали, что уже тогда оба швейцарца заслуживали Нобелевской премии. Но понадобилось еще 11 лет, чтобы заслуги Вютриха признали официально. Правда, за это время в его лаборатории были расшифрованы третичные структуры нескольких десятков белков, усовершенствованы многие эксперименты и найден способ изучения пространственной структуры крупных (до 10 кДа) белковых комплексов, находящихся в растворе.

Первый белок, чья третичная структура была установлена в 1983 г., состоял всего из 35 аминокислотных остатков. В клетке же существуют и гораздо большие молекулы и даже огромные белковые комплексы. Однако исследовать их методом ЯМР-спектроскопии не удавалось. Дело в том, что с увеличением размера макромолекулы ее вращение замедляется пропорционально массе и вязкости среды. В результате сигналы в спектре ЯМР уширяются и наконец, становятся настолько широкими, что структурную информацию не удается получить. Проблему несколько ослабили хитрости, связанные с помещением белков в обращенные мицеллы, которые в свою очередь находились в переохлажденном органическом растворителе с низкой вязкостью. Использовались и другие подходы, в том числе разделение сложных белков на домены. Но все это работало в исключительных случаях и не позволяло применять ЯМР-спектроскопию для систем с молекулярной массой, превышающей 50-100 кДа.

Решение было найдено в лаборатории Вютриха. В 1997 г. вместе с коллегами он опубликовал схему экспериментов, по которой можно было оптимизировать релаксацию, т.е. при определенных, созданных в опыте, условиях взаимно уничтожать вклады в релаксацию от диполь-дипольных взаимодействий и от анизотропии химического сдвига. Через два года Вютрих предложил использовать передачу поляризации с помощью кросс-коррелированной релаксации. Потенциально обе идеи должны были обеспечить работу с очень большими молекулярными системами, общая масса которых превышала 1000 кДа. Это теоретически уравнивало возможности ЯМР-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа по размерам исследуемой системы, но сохраняло непревзойденные способности первого метода давать информацию о динамике, а значит, и о механизмах работы сложных макромолекулярных машин. В 2002 г. Вютрих получил спектры ЯМР высокого разрешения от комплекса белков с молекулярной массой 900 кДа.

В настоящее время ЯМР-спектроскопия позволяет исследовать пространственную структуру макромолекул в растворе, т.е. если еще и не в физиологических условиях, то по крайней мере близких к ним. С помощью этого метода можно проследить за «жизнью» каждого атома не только отдельной макромолекулы, но даже целых молекулярных комплексов. Никаким другим способом нельзя проследить за сложной динамической картиной, которую представляют собой функционирующие молекулы. В ходе этого процесса его участники могут менять свою конформацию в зависимости от ситуации, чтобы обеспечить оптимальное взаимодействие с партнером. И только ЯМР-спектроскопия дает информацию о таких событиях. Это в корне отличает метод от прежних подходов, когда из сложной системы выбиралась одна или две молекулы, исследовалась их пространственная структура и делались выводы о возможной связи между пространственной структурой и функцией.

Сейчас примерно 20% пространственных структур, представленных в белковом банке данных, получено методом ЯМР. Уже начаты работы, позволяющие получать спектры от белков, находящихся в самой клетке. Не исключено, что через 10-15 лет с помощью спектроскопии ЯМР будет построена трехмерная атомная модель живой клетки. Возможны и новые, совершенно неожиданные области применения этого удивительного метода. Без сомнения, лаборатория нынешнего нобелевского лауреата К.Вютриха внесет вклад в развитие ЯМР-спектроскопии в 21-м столетии.