«Вникайте в научную проблему с самых последних данных. Не начинайте с Адама и Евы. Работать нужно по-японски – обгонять не догоняя. Начинайте с самых последних результатов», – завещал молодым коллегам учёный-биохимик, академик Владимир Александрович Белицер.

Наука биологическая химия – это фундамент, на котором строятся представления о живой природе, её единстве и целесообразности, а также законы, которые помогают понять силу и красоту великого явления на Земле – жизни.

Двадцатое столетие – эпоха биохимии, фейерверк новейших достижений, которые опередили даже наиболее оптимистические прогнозы о возможности изучения метаболических процессов у растений, животных и в организме человека.

В истории биохимии ХХ века много известных учёных, с именами которых связаны открытия основных, важнейших биохимических превращений и явлений. Среди мировых корифеев биохимии, имена которых неразрывно связаны с фундаментальными новейшими открытиями, почётное место занимает наш соотечественник Владимир Александрович Белицер, который является славой и гордостью науки биохимии.

Эпохальная личность, выдающийся учёный-биохимик, заслуженный деятель науки и техники Украины, лауреат Государственной премии УССР, академик АН Украины, доктор биологических наук, профессор Владимир Александрович Белицер родился 30 сентября 1906 г. в Рязани в семье русских интеллигентов.

Мама – Любовь Борисовна, преподаватель французского языка. Отец – Александр Васильевич – по образованию ветеринарный врач, впоследствии профессор, известный протозоолог и инфекционист. Для Владимира Александровича отец всю жизнь был образцом преданности науке, порядочности, высокого кодекса чести.

Дети в семье (Володя и его старшая сестра Надежда) получили прекрасное домашнее образование. Владимир Александрович хорошо разбирался в мировой литературе, живописи, любил, понимал и остро чувствовал классическую музыку, особенно выделял Рахманинова.

В анкете писал: «читаю и могу изъясняться по-английски и по-немецки, читаю по-французски». В юности перед ним стоял выбор между музыкой и наукой. Он выбрал второе, и, возможно, музыка потеряла не меньше, чем приобрела наука.

После окончания средней школы в Рязани в 1924 г. Володя поступил на биологическое отделение физико-математического факультета 1-го Московского университета, который окончил в 1930 г. по специальности «физико-химическая биология».

С 1934 г. судьба его связала с Всесоюзным институтом экспериментальной медицины им. А.М. Горького (ВИЭМ, г. Москва). Здесь ему удалось раскрыть неизвестные звенья взаимодействия двух процессов, обеспечивающих живые клетки энергией – аэробного (в присутствии кислорода) и анаэробного (без кислорода). Он показал, что при анаэробиозе система дыхательных ферментов не разрушается, а энергию клетки получают благодаря гликолизу (анаэробному превращению глюкозы в молочную кислоту).

Уже первые публикации Владимира Александровича в отечественной и зарубежной печати свидетельствовали о появлении в биохимии молодого и талантливого учёного. За пионерские работы в области тканевого обмена А.В. Белицеру в 1935 г. присудили научную степень кандидата биологических наук без защиты диссертации, а в 1936 г. присвоили звание профессора. С этого времени для него начинается новый этап научной деятельности. Основным объектом исследований становятся мышцы, точнее происходящие в них биохимические процессы с участием фосфорной кислоты.

Начало «энергетического» направления в биохимии связано с открытием М. Эгглтоном в 1927–1928 гг. высокоэнергетического соединения креатин-фосфата (называемого тогда фосфагеном), расщепление которого сопровождается выделением большого количества энергии в мышцах.

В 1929 г. К. Ломан в Германии обнаружил в экстрактах скелетных мышц аденозин-трифосфат (АТФ), который почти одновременно выделили из мышц два американских исследователя – С. Фиске и Й. Суббароу. Они считали, что АТФ играет важную роль только при мышечном сокращении. Но в 1941 г. Ф. Липманн предложил обобщающую концепцию, согласно которой АТФ является основным универсальным аккумулятором и переносчиком химической энергии в клетках.

Тогда было хорошо известно, что АТФ синтезируется в ходе гликолиза, и почти ничего не знали об участии АТФ либо иных фосфорных соединений в дыхании, т.е. в процессах, протекающих в кислородной среде. До 1930 г., во времена «гегемонии» молочной кислоты, считалось, что дыхание в мышцах регулирует молочная кислота, содержание которой зависит от интенсивности гликолиза: чем выше концентрация молочной кислоты, тем активнее дышит мышца. В покое слабое дыхание объясняли низким содержанием субстрата дыхания – молочной кислоты.

Однако эта гипотеза объясняла далеко не все экспериментальные факты, говорившие, что кроме образования молочной кислоты в мышцах должны быть и другие процессы, регулирующие дыхание. Именно эти процессы и заинтересовали Владимира Александровича.

Вместе с группой сотрудников Владимир Александрович показал, что расщепление креатинфосфата (КрФ) усиливало дыхание мышц, которое, в свою очередь, обусловливает восстановление АТФ и КрФ. Образованные при расщеплении АТФ продукты – аденозин-дифосфат (АДФ) и адениловая кислота – благодаря фосфатным группам креатинфосфата быстро фосфорилируются в АТФ, содержание которого в мышцах остаётся почти постоянным.

Он рассчитал, что во время покоя на каждую молекулу поглощённого кислорода образуется 3.2 молекулы АТФ или КрФ, что служит прямым доказательством влияния креатина на мышечное дыхание.

Было также установлено, что дыхание активируется донором или акцептором фосфата и участвует в ресинтезе АТФ–КрФ, т.к. остаток фосфорной кислоты с высокоэнергетической связью переносится от молекулы АТФ на креатин. Синтез фосфорных соединений в процессе дыхания В.А. Белицер объяснил тем, что часть промежуточных окислительно-восстановительных стадий дыхания связана с использованием неорганического фосфата.

Обстоятельно механизм фосфорилирования, сопряжённый с дыханием, был представлен в совместной работе В.А. Белицера и Е.Т. Цыбаковой «О механизме фосфорилирования, сопряжённого с дыханием» (Журнал «Биохимия», 1939). Согласно математическим расчётам, дыхательный коэффициент (отношение КрФ или АТФ к поглощённому кислороду, т.е. Р:О) в разных опытах составлял 3,8–4,3. Сейчас известно, что в митохондриях клеток окисление молекулы никатинамидадинуклеотида (переносчика протонов водорода) НАДН₂ одним атомом кислорода приводит к образованию трёх молекул АТФ, т.е. отношение Р:О = 3, что и было экспериментально установлено В.А. Белицером.

При полном окислении молекулы глюкозы в присутствии кислорода происходит 12 отдельных актов дегидрирования. В результате окисления образуется 36 молекул связанного фосфата, что соответствует экспериментальным данным при изучении эффективности синтеза высокоэнергетических молекул. Владимир Александрович установил возможность фосфорилирования, сопряжённого с дыханием, при окислении лимонной, α-кетоглутаровой, янтарной, фумаровой, яблочной, молочной и пировиноградной кислот.

В ходе этих исследований, сделанных одновременно с открытием Г. Кребса (цикл Кребса), были впервые выявлены энергетические звенья аэробного окисления пировиноградной кислоты (пирувата). Г. Кребс открыл цикл превращения три- и дикарбоновых кислот, а В.А. Белицер экспериментально доказал, на каких именно этапах высвобождается энергия, аккумулируясь в молекулах АТФ.

Хотя В.А. Белицер впервые предположил, что окислительное фосфорилирование сопряжено с переносом пары электронов по дыхательной цепи от НАДН₂ к молекулярному кислороду, подтвердить эту гипотезу, т.е. обнаружить эту дыхательную цепь, долго не удавалось. Только в 1949–1950 гг. американский биохимик А. Ленинджер с сотрудниками получили её экспериментальное доказательство. Они показали наличие дыхательной цепи в митохондриях клеток и установили основные этапы этой цепи.

Позднее Ленинджер в учебнике «Биохимия» (1974 г.) напишет: «Идея о наличии сопряжения между фосфорилированием АДФ и аэробным дыханием была впервые высказана в Советском Союзе В.А. Энгельгардтом ещё в начале 30-х годов.

Убедительные доказательства правильности этой идеи появились, однако, только после 1937 г., т.е. после открытия цикла трикарбоновых кислот. Г. Калкар в Дании и В.А. Белицер в Советском Союзе обнаружили, что при окислении различных промежуточных продуктов этого цикла в тканевых суспензиях, содержащих свежеизмельчённые ткани печени, почек или мышц, наблюдается исчезновение содержащегося в среде неорганического фосфора, который обнаруживается в форме различных органических фосфатов. Например, в форме АДФ и АТФ, глюкозо-6-фосфата и фруктозо-6-фосфата.

В анаэробных условиях или при подавлении дыхания цианидом такого фосфорилирования не происходит. Удалось установить и другой важный факт. С помощью ингибиторов гликолиза (например, фторида) было доказано, что аэробное фосфорилирование не есть результат гликолиза (который сопровождается анаэробным фосфорилированием).

Отсюда был сделан вывод, что такое фосфорилирование АДФ сопряжено с дыханием и представляет собой механизм аэробного извлечения энергии из питательных веществ».

Интересно, что датский биохимик Г. Калкар по приезде в Советский Союз сказал, что в Киеве его интересуют два объекта: Киево-Печерская лавра и В.А. Белицер, с которым он и встретился.

Приоритет Владимира Александровича в этой области признан мировой наукой: результаты его экспериментальной работы были опубликованы и в журнале “Enzymologia” (1939 г.). В нобелевской лекции (1978 г.) известный биоэнергетик и автор хемиосмотической гипотезы П. Митчелл назвал работу В.А. Белицера и Е.Т. Цыбаковой пионерской в изучении механизмов окислительного фосфорилирования АДФ.

Даже если бы он ничего больше не сделал в науке, его имя навсегда вошло бы в историю биохимии. Сегодня оно стало хрестоматийным и широко цитируется в учебниках по биологической химии, изданных в разных странах мира.

С 1944 г. и до конца жизни Владимир Александрович работал в Институте биохимии АН УССР, куда он пришёл известным специалистом в области биоэнергетики.

Уже в октябре 1944 г. учёный совет Института биохимии рекомендовал его для избрания в члены-корреспонденты Академии наук Украины. Положительную оценку его работам дали биохимики с мировым именем: О.Я. Парнас, О. Мейергор, Ф. Липманн, Р. Кори и С. Очаа. Членом-корреспондентом АН УССР Владимира Александровича Белицера избрали в начале 1945 г., а в 1957 г. – действительным членом (академиком) Академии наук Украины.

В конце 1940-х и в 1950-е годы сотрудники лаборатории ферментов Института биохимии АН УССР во главе с В.А. Белицером изучали структуру и специфические функции белков, в частности их денатурацию. Тогда в научной литературе не существовало достаточно полного представления ни о природном (нативном), ни о нарушенном (денатурированном) состоянии белков.

Владимир Александрович с сотрудниками показали, что денатурация белков – это развёртывание нативной молекулы с высвобождением большого количества радикалов, которые в нативном состоянии тесно сгруппированы в упорядоченной структуре белка. В ходе денатурации белков происходит разрыв многочисленных нековалентных связей, но ковалентные пептидные связи сохраняются.

Владимир Александрович пришёл к выводу, что между нековалентными связями, участвующими в конформационной организации полипептидной цепи, имеется кооперативное взаимодействие, характерное и для денатурационных изменений. Изучение механизма денатурации белков способствовало разработке нового кровезаменителя из белков сыворотки крови крупного рогатого скота БК-8: препарат был нетоксичен и сохранял способность поддерживать длительное время кровяное давление. Препарат широко использовался в клинической практике, и за эту работу в 1955 г. В.А. Белицер и К.И. Коткова получили авторское свидетельство.

Под руководством Владимира Александровича и при его непосредственном участии в 1950-е годы были выполнены фундаментальные и прикладные исследования в области изучения катализаторов химических реакций – ферментов – в медицинских целях. Был расшифрован механизм действия и регуляции активности ряда расщепляющих белки ферментов – протеиназ.

Теоретические исследования позволили обосновать применение ферментов в качестве лечебных препаратов и разработать ряд диагностических методов. В настоящее время в медицинской практике (системной энзимологии) широко используют многие ферментативные препараты (энзимтал, мезим), а работы академика В.А. Белицера в этой области были одними из первых.

Позже предметом пристального внимания Владимира Александровича стал механизм свёртывание крови, в особенности его заключительный этап – самосборка волокон фибрина с образованием тромба.

Эти исследования имели как теоретическое, так и практическое значение. Превращение фибриногена (предшественника фибрина) в фибрин и его самосборка является основным в процессе свертывания крови. Это один из примеров самосборки высокоорганизованной биологической структуры.

В.А. Белицером был расшифрован механизм превращения фибриногена в фибрин. Впервые было показано, что этот процесс включает две стадии – ферментативную и полимеризационную, в каждой из которых возникает центр сборки фибрина.

Продукт первой стадии он назвал «мономерным фибрином» или «фибрин-мономером», и этот термин получил широкое признание в мировой научной литературе. Фибрин-мономер, полученный в чистом виде, длительное время сохранял свои свойства, что позволило изучить его физико-химические параметры, сравнить их со свойствами его предшественника фибриногена.

В последние годы В.А. Белицер на основании литературных и собственных экспериментальных данных предложил новую модель структуры молекул фибриногена и фибрин-мономера.

Известно, что нормальное состояние сердечно-сосудистой системы связано с определённым динамическим соотношением фибриноген-фибрин, которое нужно постоянно контролировать при различных сердечно-сосудистых заболеваниях (тромбозах, кровотечениях, инфарктах миокарда и др.).

Поэтому большое внимание В.А. Белицер уделял и вопросам практической медицины, что привело к разработке оригинальных, простых и вместе с тем надёжных методов диагностики нарушений в системе свертывания крови и деятельности сердечно-сосудистой системы. Особо можно выделить методы количественного определения фибриногена, растворимого фибрина и активных фрагментов фибриногена/фибрина в плазме крови, а также метод ранней диагностики отторжения пересаженной почки.

В Институте биохимии АН УССР Владимир Александрович проработал 44 года.

Одновременно с научной он занимался и педагогической работой: по совместительству заведовал кафедрой биохимии Киевского стоматологического института (1948–1955); в 1955–1960 гг. был профессором кафедры биохимии Киевского государственного (ныне национального) университета имени Тараса Шевченко.

К педагогической работе Владимир Александрович относился очень ответственно. В его лекциях освещались не только установившиеся представления, но и новейшие экспериментальные данные, и они скорее напоминали научные доклады, которые были интересны не только студентам, но и его коллегам-учёным.

Владимир Александрович Белицер принадлежал к той плеяде учёных, для которых главный смысл жизни – наука. Вся его научная деятельность – это стремление к накоплению и глубокому синтезу знаний. Он постоянно горячо защищал честь, чистоту, идеалы науки, которой полностью посвятил свою жизнь.

Требовательность к себе и к коллегам сочеталась у него с огромной работоспособностью, целенаправленностью и творческими порывами. Ему были свойственны большая научная активность, живой творческий интерес ко всему новому, удивительная разносторонность и интуиция, обострённое чувство объективности.

Владимир Александрович отличался высокой интеллигентностью, деликатностью по отношению к коллегам, ученикам и знакомым. Все, кому посчастливилось общаться с ним, отмечали его высокое благородство, которое проявлялось в каком-то внутреннем свете. Он умел ценить любой чужой труд, достоинство, личность.

Владимир Александрович рассказывал, как, получив первую в жизни зарплату, он пошутил: «Как, я получаю удовольствие от работы, а мне ещё за неё и платят?!».

Талантливый учёный, высокообразованный, с широкими научными интересами, он стал одним из основателей функциональной биохимии, расшифровав неизвестные до него механизмы биоэнергетики и формирования надмолекулярных структур белков.

Словарик

Гликолиз

– процесс дыхания, не требующий кислорода.

Конформация

– пространственная структура молекулы.

Р.П. Виноградова, доктор биологических наук, профессор, Институт биохимии им. А.В. Палладина НАН Украины