Ханс Адольф Кребс

Биография

Немецко-английский биохимик Ханс Адольф Кребс родился в Хильдесхайме (Германия), в семье оториноларинголога Георга Кребса и Алмы Кребс (Давид-сон). Начальное образование он получил в Андреанум-гимназии в Хильдесхайме. В 1918 г. К. окончил гимназию. В последние месяцы первой мировой войны он служил в полку связи прусской армии. Затем К. изучал медицину в Гёттингенском, Фрейбургском, Мюнхенском и Берлинском университетах и в 1925 г. получил медицинский диплом в Гамбургском университете.

Далее он в течение года изучал химию в Институте патологии Берлинского университета, а затем начал работать в качестве ассистента-лаборанта у Отто Варбурга в Институте биологии кайзера Вильгельма в Берлине.

Варбург разработал экспериментальный метод исследования клеточного дыхания – потребления кислорода и выделения углекислого газа в процессе метаболизма углеводов, жиров и белков. Вместо того чтобы изучать дыхание у интактных животных или исследовать целые органы, Варбург стал использовать тонкие срезы свежих тканей, помещенные в герметичный сосуд с датчиком давления. Когда в процессе биохимических реакций ткани поглощали кислород, давление в сосуде снижалось, и это служило объективным показателем дыхательной активности.

В 1930 г. К. вновь занялся клинической медициной и начал работать ассистентом в муниципальном госпитале в Алтоне (Гамбург) и приват-доцентом (внештатным преподавателем) в медицинской клинике Фрейбургского университета. В это же время он продолжал биохимические исследования. Используя экспериментальную систему, сходную с установкой Варбурга, он описал цикл мочевинообразования – процесс, при котором из организма удаляются конечные продукты азотистого обмена. Он обнаружил, что аминокислота орнитин, добавленная к срезам печени, играет роль катализатора этого цикла, т.е. ускоряет синтез мочевины, но сама при этом не расходуется. Оказалось, что орнитин превращается в сходную аминокислоту цитруллин, которая в свою очередь переходит в аминокислоту аргинин. Аргинин расщепляется до мочевины и орнитина, и весь цикл повторяется сначала. Разработка концепции циклических процессов в биохимии принесла К. мировую известность.

Когда в 1933 г. к власти в Германии пришел Гитлер, К., еврей по национальности, потерял работу во Фрейбургском университете. Однако Рокфеллеровское исследовательское общество предоставило ему возможность изучать биохимию под руководством Фредерика Гоуленда Хопкинса в Институте биохимии Кембриджского университета в Великобритании. В 1933 г. К. прибыл в Кембридж, не захватив с собой «практически ничего, кроме вздоха облегчения, нескольких книг и 16 упаковок сосудов Варбурга». Он начал работать демонстратором-биохимиком и вскоре получил степень магистра. В 1935 г. он был назначен преподавателем фармакологии Шеффилдского университета. В следующем году ученый и деятель сионистского движения Хаим Вейцман пригласил К. на работу в Институт биохимии Еврейского университета, который в то время создавался в Реховоте (Палестина). Однако, хотя К. и увлекала идея жизни первопроходца, особенно в кибуцах (коллективных хозяйствах), возможности для исследований в Еврейском университете были весьма ограниченными и, кроме того, снова вспыхнул арабо-израильский конфликт. Поэтому К. решил остаться в Англии, где он был назначен преподавателем с почасовой оплатой кафедры биохимии Шеффилдского университета.

В 1937 г., изучая промежуточные стадии обмена углеводов, К. сделал второе важнейшее открытие в биохимии. Он описал цикл лимонной кислоты, или цикл трикарбоновых кислот, который в настоящее время называется циклом Кребса. Этот цикл представляет собой общий конечный путь распада углеводов, белков и жиров до углекислого газа и воды и является главным источником энергии для большинства живых организмов. В более ранних работах Альберта Сент-Дьёрдьи, Франца Кноопа, Карла Мартиуса и других исследователей было показано, что в присутствии кислорода лимонная кислота (шестиатомная трикарбоновая кислота) в результате последовательных реакций превращается в щавелевоуксусную кислоту (четырехатомную трикарбоновую кислоту) и углекислый газ.

Представление о цикле Кребса позволяет понять, каким образом из питательных веществ в организме вырабатывается энергия. К. изучал последовательность превращения в организме энергии питательных веществ, с тем чтобы определить, каким образом углеводы переходят в другие соединения. Проанализировав формулы более 20 органических кислот, близких к углеводам, К. убедился в том, что молочная и пировиноградная кислоты способны сами по себе претерпевать определенную последовательность превращений. В конечном счете он в своих опытах стал использовать пировиноградную кислоту.

К. экспериментальным путем доказал, что при окислении пировиноградная кислота образует промежуточное соединение – ацетилкоэнзим A. (Коэнзим, или кофермент, – это составная часть фермента, необходимая для его каталитической активности.) Кроме того, он открыл, что при этом окислении выделяется углекислый газ и образуются другие кислоты; весь этот процесс продолжается до вовлечения следующей молекулы коэнзима А.К. установил, что основные принципы его цикла справедливы и для других питательных веществ, в частности для жирных кислот.

Открытие циклического принципа промежуточных обменных реакций стало вехой в развитии биохимии, т. к. дало ключ к пониманию путей метаболизма. Кроме того, оно стимулировало другие экспериментальные работы и расширило представления о последовательностях клеточных реакций.

В 1939 г. К. получил британское гражданство. Во время второй мировой войны он руководил исследованиями Британского медицинского исследовательского совета по питанию, в т.ч. касающимися потребностей в витаминах А и С. В 1945 г. К. был назначен профессором, заведующим кафедрой биохимии и директором Медицинского исследовательского совета по клеточному метаболизму Шеффилдского университета.

В 1953 г. К. была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытие цикла лимонной кислоты». К. разделил эту премию с Фрицем Липманом. В поздравительной речи исследователь из Каролинского института Эрик Хаммарстен сказал: «Цикл Кребса объясняет два одновременно происходящих процесса: реакции распада, при которых высвобождается энергия, и синтетические процессы, при которых эта энергия расходуется». В Нобелевской лекции К. подвел итоги своих открытий в области цикла лимонной кислоты. Завершая речь «экскурсом в общую биологию», он проанализировал более широкое значение этих открытий. «Наличие одного и того же механизма образования энергии у всех живых существ позволяет сделать еще два вывода, – сказал он. – Во-первых, этот механизм возник на очень ранних этапах эволюции, и, во-вторых, жизнь в ее настоящем виде зародилась лишь однажды».

Через год после получения Нобелевской премии К. был назначен на должность профессора биохимии Наффилдского отдела клинической медицины Оксфордского университета, куда перебазировался Медицинский исследовательский совет по клеточному метаболизму. Через три года К. вместе со своим бывшим учеником Хансом Корнбергом обнаружил разновидность цикла лимонной кислоты – цикл глиоксилата, в котором две молекулы коэнзима А превращаются в сукциниловую кислоту. Этот цикл имеет более важное значение для процессов обмена в растительных и микробных, нежели животных, клетках. К. и Корнберг совместно работали над трудом «Превращение энергии в живой материи (обзор)» («Energy Transformation in Living Matter: A Survey», 1957), в котором рассматривался цикл лимонной кислоты и ее функция в живых организмах.

После выхода на пенсию из Оксфордского университета в 1967 г. К. был назначен профессором-консультантом по биохимии в Лондонской королевской свободной госпитальной медицинской школе. Он продолжал исследования по регуляции скорости обменных реакций, «врожденным нарушениям метаболизма» и сохранению печени для пересадки в Наффилдском отделе клинической медицины Оксфордского университета. К. критично относился к «дорогим и непродуктивным» университетским исследованиям и правительственной политике.

Как-то он сравнил свои попытки объяснить химические процессы, протекающие в живых клетках, с поисками недостающих фрагментов головоломки-мозаики.

В 1938 г. К. женился на Маргарет Сайсли Филдхауз. В семье у них были двое сыновей и дочь. 22 ноября 1981 г. К. скончался в Оксфорде в возрасте 81 года.

К. был удостоен многих наград, в т.ч. премии Ласкера Американской ассоциации здравоохранения (1953), Королевской медали (1954) и медали Копли (1961) Королевского научного общества, а также золотой медали Королевского медицинского общества (1965). В 1958 г. К. королевой Елизаветой II был пожалован дворянский титул. Он был иностранным членом Американской академии наук и искусств и американской Национальной академии наук. Кроме того, он был сотрудником Американской коллегии врачей и членом Вейцмановского института (Израиль).