Андре́й Никола́евич Белозе́рский (29 августа 1905 ( Ташкент , Туркестанский край, Российская империя [1] ) — 31 декабря 1972 (Москва, СССР )) — советский биолог и биохимик , один из пионеров молекулярной биологии в Советском Союзе . Академик Академии наук СССР с 1962 года, вице-президент с 28 мая 1971 года по 31 декабря 1972 года. Проводил исследования, связанные с изучением состава нуклеиновых кислот и их распределения в различных организмах. Получил первые доказательства существования мРНК и заложил основы геносистематики.
А. Н. Белозерский родился в Ташкенте, в семье чиновника. Его отец, Николай Андреевич Белозерский, происходил из русской семьи, переселившейся в Среднюю Азию, работал адвокатом в судебной палате. Мать, Евгения Семеновна Лахтина, работала преподавателем музыки в гимназии. В семье было трое детей: Николай, Лидия и Андрей. После смерти родителей в 1913 году Андрей был отправлен в Гатчинский детский дом, но в 1917 году, когда детский дом был закрыт, его приняли в семью сестры матери. Татьяна Семеновна Иванова, сестра матери Андрея, жила в городе Верном (ныне Алма-Ата ).
В 1921 году, когда Белозерскому было 16 лет, он был зачислен в Национальный университет Узбекистана (НУУз) на физико-математический факультет. В то время у Белозерского не было даже диплома о среднем образовании. Его преподавателями были Н.А. Димо, А.Л. Бродский, П.А. Баранов, И.А. Райкова, А.И. Введенский и др. Во время учебы Белозерский работал лаборантом (1923–1924), а с 1925 года Белозерский преподавал на трудовом факультете НУУз. Там же, под руководством А.В. Благовещенского, он выполнил свою первую научную работу — исследование концентрации протонов в водных вытяжках из листьев некоторых горных растений. [2]
В 1927 году А.Н. Белозерский окончил физико-математический факультет по специальности «физиология растений». С 1927 по 1930 год учился в аспирантуре НУУз.
В 1930 году Белозерский во время поездки в Москву познакомился с Александром Робертом Кизелем и был приглашён на работу на создаваемую в то время кафедру биохимии растений Московского университета . Под руководством А. Р. Кизеля Белозерский начал изучать растительные белки на разных стадиях онтогенеза растений, в частности нуклеопротеиды , представляющие собой комплексы белков с нуклеиновыми кислотами .
С 1930 года А.Н. Белозерский работал на кафедре биохимии растений МГУ. Сначала ассистентом (1930–1932), затем доцентом ( 1932–1943), наконец, профессором (1943–1972). В 1938 году ему была присуждена ученая степень кандидата наук , а в 1943 году он защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора биологических наук по теме «Нуклеопротеиды и полинуклеиновые кислоты растений».
В 1943 году А. Н. Белозерский был назначен профессором биологического факультета МГУ. В 1960 году он был назначен заведующим кафедрой биохимии растений МГУ (ныне кафедра молекулярной биологии биологического факультета МГУ ). После смерти А. Н. Белозерского кафедру возглавил его ученик, академик А. С. Спирин.
С 1951 по 1954 год А.Н. Белозерский был директором Биолого-почвенного научно-исследовательского института, а с 1954 по 1960 год — заведующим ботаническим отделом биолого-почвенного факультета.
В 1963 году А.Н. Белозерский возглавил вновь организованную кафедру вирусологии на биолого-почвенном факультете, а в 1965 году — вновь созданную проблемную межфакультетскую лабораторию биоорганической химии, которая в 1991 году стала Научно-исследовательским институтом физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского.
А. Н. Белозерский принимал непосредственное участие в обновлении и модернизации лабораторий, участвовал в создании новых мест для практических занятий. Совершенствовал существующие курсы лекций для студентов биологического факультета и создавал новые. Совместно с Н. И. Проскуряковым написал «Практическое руководство по биохимии растений».
А. Н. Белозерский очень любил молодежь, внимательно следил за учебной и научной деятельностью студентов. Белозерский создал большую школу отечественных биохимиков (А. С. Спирин, А. С. Антонов, Б. Ф. Ванюшин, И. Б. Наумова и др.). Под его руководством большое количество людей защитили кандидатские и докторские диссертации, ряд студентов стали членами Российской академии наук (РАН).
А.Н. Белозерский основал новую лабораторию антибиотиков (ныне Лаборатория биохимии стресса микроорганизмов) в Институте биохимии им. А.Н. Баха АН СССР (1946), которой руководил до 1960 года.
С 1947 по 1951 год А.Н. Белозерский работал в Институте эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи АМН СССР , где совместно с В.Д. Геккером проводил работы, связанные с изучением антигенных и иммуногенных свойств нуклеопротеидов кишечной палочки.
А.Н. Белозерский неоднократно принимал участие в международных конгрессах по биохимии (Бельгия, Австрия), читал лекции в Тиранском университете (Албания), Пекинском университете (Китай), Карловом университете (Чехия), Софийском университете (Болгария).
А. Н. Белозерский вел большую научную и редакторскую работу. Подготовил к изданию ряд монографий и обзоров. Был главным редактором журнала «Успехи современной биологии» (1963–1972), редактором журналов « Биохимия », «Цитология», «Известия АН СССР».
А. Н. Белозерский долгое время работал в Академии наук СССР. В 1963 году он был избран заместителем академика-секретаря Отделения биохимии, биофизики и химии физиологически активных соединений АН СССР, в 1970 году стал академиком-секретарем Отделения, в 1971 году — вице-президентом АН СССР и председателем Секции химико-технологических и биологических наук Президиума АН СССР. Он проводил работу по продвижению фундаментальных научных достижений на нужды промышленности и сельского хозяйства. Он был одним из организаторов разработки детального плана изучения молекулярной биологии в СССР, который был сформулирован в Постановлении Правительства от 19 апреля 1974 года (принято уже после смерти А. Н. Белозерского): «О мерах по ускорению развития молекулярной биологии и молекулярной генетики и использованию их достижений в народном хозяйстве».
А. Н. Белозерский был женат дважды, имел троих детей: дочь Наталью от первого брака и двоих детей от второго брака, Михаила и Татьяну. Дети получили образование в областях, близких к биологии.
А. Н. Белозерский скончался в Москве от рака желудка 31 декабря 1972 года и был похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
В начале 30-х годов А. Н. Белозерский первым в СССР начал систематическое изучение нуклеиновых кислот . В то время были известны два типа нуклеиновых кислот: тимонуклеиновые ( ДНК ), выделенные из тимуса теленка, и «дрожжевые» ( РНК ), обнаруженные в дрожжах и проростках пшеницы. Первые получили название «животных», а вторые — «растительных». Первые значительные работы А. Н. Белозерского касаются вопроса о «животных» и «растительных» нуклеиновых кислотах. В 1934 году в журнале « Hoppe-Seyler's Zeitschrift für Physiologische Chemie » [3], а затем в 1935 году в «Ученых записках Московского государственного университета» [4] появились статьи А. Р. Кизеля и А. Н. Белозерского. [4] В этих статьях было показано наличие тимонуклеиновой кислоты в растительных клетках. А. Н. Белозерский впервые выделил и идентифицировал тимин сначала из проростков семян гороха, а затем из семян других бобовых культур. [5] Саму ДНК он выделил из семян конского каштана . Впоследствии наличие РНК и ДНК было подтверждено в почках липы, луковицах лука и зародышах пшеницы. Результаты, полученные Белозерским, позволили отказаться от деления нуклеиновых кислот на «животные» и «растительные» и утвердить идею о всеобщем распространении ДНК как в растительных, так и в животных клетках.
Изучая бактерии, Белозерский отметил высокое содержание нуклеиновых кислот в клетках, составляющее до 30% от сухого веса, в отличие от высших организмов. А. Н. Белозерский пришел к выводу, что этот факт связан с высокими темпами размножения и роста бактерий. Позднее А. Н. Белозерский показал, что количество нуклеиновых кислот, особенно РНК , не является постоянной величиной для одного вида и меняется с возрастом культуры: молодые бактериальные клетки могут содержать больше РНК , чем старые. Андрей Николаевич указал на новый аспект (одновременно с Т. Касперссоном и Ж. Браше ): связь количества нуклеиновых кислот с интенсивностью биосинтеза белка. Эти выводы были сделаны А. Н. Белозерским задолго до появления термина «молекулярная биология», связанного с публикацией в журнале « Nature » Джеймса Дж. Уотсона и Ф. Крика о создании пространственной модели молекулы ДНК . [6] Таким образом, в результате исследований 1939–1947 гг. А.Н. Белозерский получил первые в мире научные сведения о содержании нуклеиновых кислот в различных видах бактерий.
В статье, опубликованной в 1957 г. на русском языке [7] и в 1958 г. на английском языке [8] , А. Н. Белозерский и его ученик А. С. Спирин обнаружили несоответствие между составом ДНК и рибосомальной РНК . Они заметили, что при широком диапазоне изменений ДНК состав РНК мало варьирует от вида к виду. В то же время состав белков также сильно варьирует от вида к виду. Советские ученые доказали, что схема биосинтеза ДНК-РНК-белок требует, чтобы все элементы находились в определенном составном соответствии. Этот вывод привел к разрушению старой схемы этого процесса. Ф. Крик писал о статье Белозерского и Спирина: [9]
«Фаза замешательства началась со статьи Белозерского и Спирина в 1958 году. Представленные ими данные показали, что наши представления по ряду важных пунктов были слишком упрощенными».
Советские учёные обнаружили, что в клетках имеется определённая часть РНК , совпадающая по составу с ДНК и определяемая её строением. Позднее они предположили, что эта часть РНК является звеном передачи генетической информации от ДНК к белкам. Часть РНК , открытая Белозерским и Спириным, оказалась быстро синтезирующейся формой РНК , передающей генетическую информацию от ДНК к рибосомам. Позднее эта часть РНК была названа информационной РНК ( иРНК ). Работы по изучению нуклеотидного состава ДНК и РНК у бактерий положили начало многочисленным исследованиям состава нуклеиновых кислот у других организмов. Эти исследования проводились с 1958 по 1965 год в группах МГУ и АН СССР под руководством А. Н. Белозерского. В результате был изучен состав ДНК и РНК у многих актиномицетов (Н.В. Шугаева), грибов (Б.Ф. Ванюшин), водорослей (М.В. Пахомова, Г.П. Серенков), некоторых высших растений (Б.Ф. Ванюшин). А.Н. Белозерский активно участвовал в создании современной геносистематики (ДНК-систематика, ДНК-таксономия ). [10] В настоящее время это направление развивают А.С. Антонов и другие ученики Белозерского. Научная деятельность групп, возглавляемых А.Н. Белозерским, включает изучение видовой функциональной специфичности адаптивных РНК (Г.Н. Зайцева), изучение изменений аминокислотного состава белков в ответ на замену нуклеотидов в ДНК (А.С. Антонов), изучение фосфата у простейших организмов, особенно в аспектах его поступления из окружающей среды, транспорта, накопления и форм существования (И.С. Кулаев, М.С. Крицкий).
Другим объектом исследований А. Н. Белозерского были антибиотики , изучением которых он занялся еще во время Великой Отечественной войны . А. Н. Белозерский изучал химическую структуру одного из самых эффективных советских антибиотиков — грамицидина S , впервые полученного Г. Ф. Гаузе и его женой М. Г. Бражниковой. В первых работах по этой теме была показана полипептидная природа грамицидина и определен его аминокислотный состав (А. Н. Белозерский, Т. С. Пасхина). Кроме того, было получено несколько замещенных производных грамицидина и изучена их активность. Эти работы проводились в недавно организованной лаборатории антибиотиков в Институте биохимии им. А. Н. Баха .
А. Н. Белозерский интересовался вопросом существования комплексов нуклеиновых кислот с белками (называемых « нуклеопротеидами ») в системах in vivo . Он предпринял попытку фракционирования образцов нуклеопротеидов и таким образом разработал методическую схему этого процесса, сыгравшую впоследствии большую роль в изучении нуклеиновых кислот. На основании своих экспериментов Белозерский пришел к выводу, что нуклеиновые кислоты в клетках существуют в различных комплексах с белками: несвязанных, лабильных и прочно связанных.
Ф. Мишер и А. Коссель предположили, что белковым компонентом нуклеопротеидов является гистон — белок, не содержащий триптофана . Исследованиями А. Н. Белозерского в 1936–1942 гг. впервые было установлено наличие в нуклеопротеидах растений и животных белков, содержащих триптофан. Также А. Н. Белозерский и Г. И. Абелев выделили гистоны из дезоксирибонуклеопротеида зародышей пшеницы. [11] Это стало еще одним доказательством единства принципов организации ядерного аппарата у растений и животных.
Изучение нуклеотидного состава ДНК различных организмов привело к появлению еще одного направления – изучению метилированных пуриновых и пиримидиновых оснований в ДНК. Эти исследования проводил ученик А. Н. Белозерского Б. Ф. Ванюшин.
Большой вклад в изучение неорганических полифосфатов и тейхоевых кислот внес А. Н. Белозерский . На кафедре биохимии растений В. Б. Корчагин (1954) и И. С. Кулаев (1957) защитили первые кандидатские диссертации по полифосфатам. Выпускница кафедры биохимии растений И. Б. Наумова (1903–2003) изучала строение и функции тейхоевых кислот.
В годы работы в Институте эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи АМН СССР А.Н. Белозерский проводил исследования антигенных и иммуногенных свойств нуклеопротеинов кишечной палочки. Под его руководством были начаты исследования полисахаридов у разных групп микроорганизмов: водорослей, азобактерий, актиномицетов . Было обнаружено большое разнообразие химических структур полисахаридов клеточной стенки .
За большой вклад в науку А. Н. Белозерский был избран членом-корреспондентом АН СССР в 1958 г., а в 1962 г. — действительным членом АН СССР. За свой вклад в науку он был удостоен звания Героя Социалистического Труда (1969 г.) [12] , награжден тремя орденами Ленина (1961, 1965, [13] 1969 гг.) и орденом Трудового Красного Знамени (1951 г.). Белозерский также был награжден медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.» и медалью « За оборону Москвы » (1945 г.).
В 1948 году Ученый совет МГУ присудил Андрею Николаевичу первую премию имени М.В. Ломоносова за работу «О нуклеопротеидах и полинуклеотидах некоторых бактерий».
В 1971 году А.Н. Белозерский был избран действительным членом Немецкой академии естествоиспытателей «Леопольдина» в Германской Демократической Республике .
Имя А.Н. Белозерского присвоено Научно-исследовательскому институту физико-химической биологии Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова .