Александер Тодд

Биография

Родился в семье бизнесмена Александера Тодда и Джейн Лоури в Глазго. Здесь он учился в школе Аллена Глена, поступил в университет и в 1929 закончил его, получив степень бакалавра наук в области органической химии.

После короткого периода приобретения навыков исследовательской работы Тодд стал аспирантом университета Франкфурта-на-Майне (Германия), где изучал органическую химию. В 1931 ему была присуждена докторская степень за диссертацию, посвященную химии жёлчных кислот. Затем он продолжил свои занятия в Оксфордском университете, уже как аспирант Р.Робинсона (Нобелевская премия по химии, 1947).

У Робинсона Тодд изучал антоцианы – пигменты цветков розы, мальвы, герани, василька и примулы. За работу по синтезу этих пигментов в 1933 он получил докторскую степень в Оксфордском университете.

В 1933 вернулся в Шотландию и стал работать в Эдинбургском университете ассистентом на кафедре медицинской химии. В сотрудничестве с Джорджем Барджером (1878–1939) исследовал структуру витамина В1 (тиамина). Синтезировал тиамин в кристаллическом виде, и его технология стала вскоре применяться в фармацевтической промышленности для производства витамина В1.

В 1939 он начал читать лекции по биохимии в Листеровском институте профилактической медицины в Лондоне. Сосредоточил свое внимание на витаминах Е и В12. Химическую структуру витамина В12 определил уже позднее, в 1955. Изучал и лечебные свойства Cannabis saliva (марихуаны).

В 1938 Тодд стал профессором химии и руководителем химических лабораторий Манчестерского университета, в это же время он – профессор Калифорнийского технологического института, куда приезжал читать лекции и консультировать. В Манчестере завершил исследование витамина Е и Cannabis saliva.

В 1939 Тодд начал изучать нуклеиновые кислоты и нуклеотидные кофакторы. Нуклеиновые кислоты привлекали малое внимание исследователей до тех пор, пока в 1940 Торнбьёрн Касперссон (Швеция) и Ж.Л.Браше (Бельгия) не предположили, что рибонуклеиновые кислоты необходимы для синтеза белка в клетке. В 1944 Освальд Теодор Эйвери (1877–1955) с сотрудниками (США) показали, что генетический материал состоит из ДНК. Оставалось невыясненным, каким образом отдельные компоненты нуклеотидов – фосфат, углевод и нуклеиновое основание связаны между собой и как отдельные мононуклеотиды связаны в полимерной молекуле нуклеиновой кислоты.

Во-первых, Тодд установил фуранозную форму рибозы и ее бета-конфигурацию в составе нуклеотидов (1939–1941).

Во-вторых, он синтезировал все рибонуклеозиды и дезоксиуридин (1941–1944), для чего ему надо было сначала установить место, как и где присоединяется пиримидиновое и пуриновое основания к остатку рибозы. Оказалось, что это 3-е положение пиримидинового кольца и 9-е – пуринового цикла.

В 1942 Тодд был избран членом Лондонского королевского общества, а два года спустя стал профессором органической химии и руководителем факультета органической химии Кембриджского университета, также членом университетского Крайст-колледжа. В его руках полностью сосредоточился контроль организации и развития университетской химической лаборатории.

В 1947 Тодд синтезировал в аденозинмонофосфорную кислоту, последовательным фосфорилированием которой приготовил аденозиндифосфорную, а затем аденозинтрифосфорную кислоты (АТФ). При гидролизе фосфатных групп АТФ выделяется значительное количество энергии, которая используется в биохимических реакциях в живых клетках. В 1954 Тодд синтезировал уридинтрифосфорную кислоту.

Для решения всех этих задач следовало решить проблему фосфорилирования нуклеозидов. Он решил и эту проблему, исследовав различные фосфорилирующие агенты и механизм фосфорилирования, а также подбирая защитные группы. Для этого Тодд и биохимик Хар Гобинд Корана (Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1968) разработали метод фосфорилирования с использованием дициклогексилкарбодиимида.

Это позволило Тодду вместе с английским химиком Д.М.Брауном предложить основную схему строения рибонуклеиновых кислот, согласно которому нуклеозидные единицы соединены повторяющимися фосфодиэфирными связями между 3' и 5'–гидроксильными группами соседних нуклеозидов. В 1957, руководствуясь предложенной схемой, он осуществил в 1957 первый синтезировал динуклеотид.

Синтезировал он и флавинадениндинуклеотид (ФАД), который представляет собой кофермент, участвующий в биологических окислительно-восстановительных реакциях.

В 1957 Тодду была присуждена Нобелевская премия «за работы по нуклеотидам и нуклеотидным коферментам».

Во вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук А.Фредга сравнил проведенную Тоддом фундаментальную работу по установлению структуры нуклеотидов с возведением «прочного основания... для будущего развития в этой области. Опираясь на эту работу, другие ученые выдвинули потрясающие теории строения цепей (из кислот и оснований); похоже, что они могут быть свернуты в виде спирали, внутри которой находятся основания».

Действительно, в результате работы, проведенной Тоддом и его коллегами в 1940–1950-е, а также исследований Джеймса Девея Уотсона и Френсиса Харри Комптона Крика (Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1962), была установлена структура рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот.

Была выдвинута концепция «один ген – один белок» (Джордж Уэллс Бидл –1903–1989 и Эдуард Лаури Тейтем – 1909–1975) (Нобелевская премия по физиологии и медицине за 1958), и расшифрован генетический код (Роберт У.Холли), Корана и Маршалл У.Ниренберг (Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1968). Это открыло дорогу генной инженерии.

В 1962 Тодд стал пэром, получив титул барона Трампингтона. В следующем году он возглавил Крайст-колледж и способствовал созданию Черчилль-колледжа при Кембриджском университете.

Активно участвовал в международной научной деятельности, был президентом Международного союза теоретической и прикладной химии, руководителем Британского национального совета по химии и состоял во множестве правительственных комиссий. В 1952 избран главой Британского правительственного совета по научной политике.

Работы: Нуклеиновые кислоты / Перспективы развития органической химии / Под ред. А. Тодда. Пер. с англ. и нем. М., 1959; Synthesis in the study of nucleotides // Bull. Soc. Chem. France. 1948; Perspectives in Organic Chemistry. New York, 1956.