Цикли Кребса

Ганс Кребс навчався медицини в п’яти кращих німецьких університетах: у Геттінгені, Фрайбурзі, Мюнхені, Берліні­ та Гамбурзі, а після одержання диплома ще рік вивчав хімію. Але більше вузівської науки йому дала робота в лабораторії Отто Варбурга — майбутнього нобелівського лауреата, який відкрив дихальні­ ферменти. Новаторська мето­­дика Варбурга­ — вивчення біо­хімічних процесів не на цілих організмах, а на окремих клітинах — була підхоплена тала­новитим учнем і набрала форм фундаментальних для сучасної науки відкриттів.

Днями світова наукова спільнота відзначила 110-річчя від дня народження видатного німецько-англійського біохіміка.

Ганс Кребс увірвався на вершину світової науки молодим тридцятирічним дослідни­ком. Відкриті ним реакції пояснювали, яким чином печінка «справляється» з токсич­­­ним аміаком — основним азот­вмісним продуктом обміну речовин, перетворюючи його на по­рівняно нешкідливу сечовину. Уже це багато чого дало медицині, але Кребс був більше, ніж просто лікарем. Проповідуючи єдність теорії та практики, він працював у муніципальному госпіталі Гамбургу і їздив у Фрайбург викладати в тамтешньому університеті. Перше відкриття Кребса виявилося набагато важливішим для чистої науки, ніж для прикладної — з нього почалося знайомство біохімії із циклічними процесами.

Але найголовніше досягнення Ганса Кребса — це, безпереч­но, цикл реакцій розпаду органічних сполук до вуглекислого газу й води, які супроводжуються виробленням енергії. У цієї складної послідовності реакцій є багато альтернативних назв: цикл трикарбонових кислот, цикл лимонної кислоти, цитратний цикл. Але більшості ці ключові для життєдіяльності будь-якого організму перетворення відомі просто як цикл Кребса. Реакцій у ньому багато: «вихідна» сполука — лимонна кислота, або цитрат, перетворюється на цис-аконітат, той — на ізоцитрат, а потім йдуть ще альфа-кетоглутарат, сукциніл-кофермент А, сукцинат, фумарат, малат і оксалоацетат. Нарешті, останній перетворюється на лимонну кислоту, і цикл замикається — ферменти готові прийняти й розщепити нову порцію органіки. На людину, далеку від питань обміну речовин, ця «латинь» діє магічно, а фахівцеві просто необхідно знати весь цикл назубок, що, погодьтесь, непросто. Але у скрутну годину біохімік нагадує собі: «Цілий ананас і кусень суфле — сьогодні фактично мій обід», і потрібна послідовність швидко «спливає»: перші букви слів, які становлять цю кумедну фразу, є першими буквами (якщо відкинути префікси на зразок «цис» і «альфа») назв карбонових кислот, які становлять цикл Кребса.

Значення циклу Кребса важко переоцінити. Ці реакції є кінцевою стадією розпаду майже всіх органічних сполук: цукрів та інших вуглеводів, жирів і навіть білків, якщо, звичайно, організм усе-таки «вирішує» використовувати ці дорогоцінні молекули як джерело енергії. Правда, щоб вступити у свій останній коловорот, органічні сполуки повинні попередньо розпастися на маленькі вуглеводні фрагменти, а ті, у свою чергу, набути додаткового «заряду енергії», зв’язавшись зі спеціальною молекулою-«акти­ватором» — коферментом А. Тож­ Нобелівську премію 1953 року Ганс Кребс зовсім справедливо розділив з іншим видатним біохіміком — Фріцем Ліпманом: це йому належить першість відкриття коферменту А. Крім того, відкриті Кребсом перетворення відіграють важливу роль у синтезі: у процесі циклу утворюється безліч молекул-попередників, які потім дадуть початок новим вуглеводам, жирним кислотам і амінокислотам — «цеглинкам», з яких побудований організм. «Цикл Кребса пояснює два процеси, що відбуваються одночасно: реакції розпаду, за яких вивільняється енергія, і синтетичні процеси, за яких ця енергія витрачається», — відзначив шведський біохімік Ерік Хаммарстен,­ який вручав нагороду. Сам винуватець урочистостей у своїй лекції вказав ще два значення свого відкриття: «Наявність того самого механізму утворення енергії в усіх живих істот дозволяє дійти ще двох висновків. По-перше, цей механізм виник на дуже ранніх етапах еволюції. По-друге, життя в його справжньому вигляді зародилося лише один раз».

Ганса Кребса й Фріца Ліпмана­ ріднять не тільки спільна тематика досліджень і розділена на двох Нобелівська премія. Два першокласних німецьких біохіміки, чиї відкриття ввійшли до золотого фонду науки, в рідній країні були вигнанцями — через «не ту» кров. Спочатку в 1933-му Кребса «усього лише» звільнили із Фрайбурзького університету як представника другосортної єврейської нації, а пізніше подальше перебування в Німеччині для нього стало просто небезпечним,  як і для Ліпмана.­ Кребс вибрав Велику Британію, Ліпман — США. Тому у всіх довідниках перший значиться як видатний німецько-англійський, а другий — як німецько-американський біохімік… Кребс згадував, як він прибув у Кембридж — із собою він не взяв «майже нічого, крім подиху полегшення й декількох книг». А вже через кілька років тут, у змушеній еміграції, був відкритий знаменитий цикл лимонної кислоти.

Незабаром Ганс Кребс одержав не тільки кафедру біохімії в Шеффілдському університеті, а й… британське громадянство. А вчений, у свою чергу, віддячив Англії дуже потрібними під час Другої світової війни дослідженнями щодо потреби організму у вітамінах. Безперечно, тоді він почувався більш затребуваним, ніж у Німеччині, яка свого часу не знайшла вченому кращого застосування на військовій ниві, ніж ролі зв’язківця 13-ї механізованої піхотної дивізії…

Найголовніше досягнення Ганса Кребса — це цикл реакцій розпаду органічних сполук ­до вуглекислого газу й води, які супроводжуються виробленням енергії.