Я с некоторой опаской ожидал встречи с Анджеем. Возможно, он испытывал лояльность к Аде и Пол просто принудил его ответить ее конкуренту. Но мои страхи оказались безосновательными.
Рис. 13.1. Так выглядит кристаллографический аппарат в SBC на синхротроне APS в Аргонне. Рентгеновский пучок справа попадает в трубку (1) и бомбардирует кристалл (2). Рентгеновские лучи подвергаются дифракции и измеряются при помощи ПЗС-детектора (3). Охладитель (4) держит кристалл в струе чрезвычайно холодного азота, поступающего из дьюаровского резервуара с жидким азотом (5). (Публикуется с разрешения Анджея Йоахимяка, Аргоннская национальная лаборатория)
После растянутой вводной части, отобравшей у нас какую-то долю бесценных сорока восьми часов, мы приступили к сбору информации. Первая дифракционная картинка оказалась лучше, чем мы когда-либо получали на наших кристаллах. Анджей был рядом, чтобы удостовериться, что наша стратегия сработает. Практически никто ранее не пользовался мощностями их пучковой линии, чтобы предориентировать кристаллы и снимать с них более точные аномальные данные, так что для этого им потребовалось запустить отдельную программу. В ход пошли первые кристаллы; мы сделали наши тестовые снимки и задали программе сориентировать их. Затем сделали еще снимок, чтобы убедиться, что все работает. Картинка выстраивалась превосходно: теперь у нас получился идеально симметричный узор из пятен, которые расходились во все стороны в неизменно хорошем разрешении. Приготовления почти завершились.
Рис. 13.2. Изображение выстроенного дифракционного узора от кристалла 30S, полученное на синхротроне APS в Аргонне
Почти – потому что я допустил ошибку. Для измерения данных кристалл нужно повернуть на сверхмалый угол, скажем, с 0,0° на 0,1° и т. д., замеряя все пятна, удовлетворяющие условию Брэгга в данном диапазоне. Выбрав шаг в 0,1°, я не учел, что кристаллы не идеальны, а включают мозаику из крошечных блоков, немного по-разному сориентированных относительно друг друга. Любой блок будет удовлетворять условию Брэгга, но в разных точках вращения. Произошло наложение пятен, мешающее измерить значения интенсивности каждого.
К счастью, Анджей сразу заметил эту проблему и посоветовал нам уменьшить величину поворота для каждого кадра – то есть отбирать данные более тщательно. Если бы не эта подсказка, сам факт отличной дифракции наших кристаллов оказался бы бесполезен: мы не смогли бы измерить полные данные в высоком разрешении, и наши карты получились бы гораздо хуже. В тот момент решилась судьба расшифровки всей структуры.
Мне сразу стало совестно за недоверие к Анджею. Они со Стивом Джинеллом переживали вместе с нами и помогали. В какой-то момент нам даже пришлось будить Стива среди ночи, поскольку процесс остановился, а мы не знали, как его перезапустить. Анджей также привлек к делу Владека Минора, своего друга из «польской кристаллографической мафии», чтобы тот доработал программу для измерения значений интенсивности: мы собирали гораздо больше кадров под меньшими углами вращения, и стандартная версия с нашими требованиями не справлялась. Эту программу, HKL2000, написали Збышек Отвиновски и Владек.
Физик Збышек эмигрировал в США и нашел работу в лаборатории Пола Сиглера, тогда располагавшейся в Чикаго. Он заметил, как несколько работников лаборатории вычисляют карту Паттерсона, и сказал: «Похоже на функцию автокорреляции». Они заинтересовались, откуда этот парень-помощник знает, что это такое. Пол настолько впечатлился Збышеком, что убедил его поступать в аспирантуру. Пол рассказывал, что ему позвонили из экзаменационной комиссии и сказали, что подозревают одного соискателя, который набрал наивысший балл, в жульничестве. Узнав, что это Збышек, Пол рассмеялся и рекомендовал экзаменаторам не беспокоиться. Еще Збышек был автором той самой программы, при помощи которой я расшифровал мою первую структуру MAD, после чего и стал подумывать об изучении рибосомы.
Оценив, как здорово нам все помогали, пока мы занимались сбором данных, я задумался о том, насколько же сложно все зачастую переплетено в мире науки. Как и многие другие, Пол также работал в LMB. Хотя мы были знакомы много лет, я обратился к своему наставнику Питеру, чтобы тот попросил Пола замолвить за меня словечко перед своим воспитанником Анджеем. Анджей и Збышек знали друг друга не только потому, что оба были поляки, но и потому, что обоих в науке продвигал Пол. Кроме того, это помогло мне осознать, насколько все осложняется, если ты находишься за пределами этого узкого круга, в котором разворачивается действо, и как тяжело туда войти человеку со стороны.
Так или иначе, мы двигались к цели. Чтобы выжать из наших сорока восьми часов максимум, мы спланировали операцию почти по-военному. Каждый из нас отрабатывал двенадцатичасовую смену, после чего шесть часов отдыхал, так что в любой момент у нас был при деле человек, опытный по части кристаллографии, и человек, который не слишком устал. Я решил взять себе смену с 3:00 до 15:00, чтобы не выбиваться из гринвичского времени.
Данные поступали таким потоком, что мы с трудом успевали их собирать. Нам было просто необходимо обрабатывать данные на лету, чтобы знать, какой кристалл подставить следующим и какую часть информации еще остается собрать. Именно тогда я оценил, как здорово Дитлев разбирается в вычислениях. Он писал сложные компьютерные алгоритмы, в которых достаточно было изменить всего несколько ключевых слов, чтобы компьютер сразу приступал к обработке следующей порции данных.
Сорок восемь изнурительных часов подошли к концу, мы завершили наш марафон. Настало время проверить, где получились пиковые значения от тяжелых атомов. Когда вычисления наконец позволили вывести пики, те оказались лишь немного выше фонового шума. Сердце мое упало. В комнате воцарилась звенящая тишина. Уже из чистого отчаяния я проверил код и заметил, что мы допустили в нем ошибку. Исправили ее, переделали расчеты. И тогда перед нами предстали они: крупнейшие пики, в двадцать пять раз превышавшие уровень шума. Их было больше, чем мы видели когда-либо ранее. Все напряжение прошлого года вдруг исчезло. Я принялся отплясывать по комнате со словами: «Мы прославимся!»
Всего через несколько дней после возвращения в Кембридж мы составили красивые и подробные карты субъединицы 30S, на которых четко различались очертания отдельных оснований РНК и аминокислотные остатки белков. Пришло время приступать к расшифровке молекулярной структуры. К счастью, эту работу мы начинали не с нуля. Воспользовавшись картами с низким разрешением, которые мы сгенерировали ранее, Брайан уже в общих чертах определил, какова именно вторичная структура РНК в большей части субъединицы, и, опираясь на биохимические данные, выяснил местоположение всех белков. Поэтому мы сразу занялись детальным изучением атомной структуры, составляя каждую из аминокислот, входивших в двадцать с чем-то белков, а также каждый нуклеотид РНК.
