Барнард, Эрик Альберт

Э́рик Альбе́рт Ба́рнард (англ. Eric Albert Barnard; 2 июля 1927 г. — 23 мая 2018 г.) — британский биохимик, специалист по химии белков и молекулярной нейробиологии. Член Королевского общества (FRS, 1981).

Барнард сыграл ведущую роль в определении молекулярных компонентов нервно-мышечной передачи и становлении молекулярной нейробиологии как научной дисциплины. Он разработал систему экспрессии рецепторов в ооцитах лягушки (Xenopus), ставшую фундаментальным инструментом в фармакологии. Его группа первой клонировала кДНК субъединицы рецептора нейротрансмиттера (никотинового ацетилхолинового) и субъединиц ингибиторного ГАМКA-рецептора. Эти работы привели к открытию суперсемейства лиганд-зависимых ионных каналов и заложили основу концепции гетерогенности (разнообразия) рецепторов.

Эрик Альберт Барнард родился 2 июля 1927 года в Гринвиче (юго-восточный Лондон). Его ранние годы были тяжелыми: отец ушел из семьи, и Эрик был помещен в еврейский детский дом в Норвуде. Несмотря на сложности, он преуспевал в учебе и был единственным мальчиком в приюте, сдавшим экзамен "11-plus", что позволило ему получить стипендию в грамматической школе Davenant Foundation в Уайтчепеле.

Когда Эрику было 12 лет, во время Второй мировой войны, школа была эвакуирована в Кембриджшир. Барнард бросил школу в 16 лет и начал работать курьером в лондонском Сити. Позже он прошел военную службу в Королевских ВВС (RAF) в Сингапуре и Малайзии.

После службы, работая полный рабочий день, Барнард посещал вечернюю школу для получения аттестата о среднем образовании. Затем он поступил в Королевский колледж Лондона (KCL), где получил степень бакалавра и в 1957 году — степень доктора философии (PhD) по биохимии. Его диссертация была посвящена разработке методов химической маркировки белков в цитохимии.

По окончании докторантуры Барнард получил стипендию Фонда Наффилда для продолжения работы в KCL. В 1960 году он получил награду Фонда Рокфеллера и провел два года в Калифорнийском университете в Беркли, после чего вернулся в KCL в качестве лектора.

В 1965 году он переехал в США, заняв должность доцента по биохимической фармакологии в Государственном университете Нью-Йорка в Буффало. В 1968 году он стал профессором, а в 1969 — заведующим кафедрой биохимии.

В 1975 году Барнард вернулся в Великобританию по приглашению ректора Имперского колледжа Лондона, где занял кафедру физиологической биохимии имени Дж. Артура Ранка. С 1979 по 1985 год он возглавлял кафедру биохимии. В 1981 году был избран членом Королевского общества.

В 1985 году он стал директором нового Отдела молекулярной нейробиологии Медицинского исследовательского совета (MRC) в Кембридже. После вынужденного ухода из MRC по возрасту в 1992 году, он перешел в Королевскую бесплатную больницу в Лондоне, а в 1998 году вернулся в Кембриджский университет в качестве почетного профессора кафедры фармакологии.

Окончательно ушел из активной научной деятельности в 2014 году, в возрасте 86 лет. ^[2]

Исследовательская карьера Барнарда началась с энзимологии и химии белков, а затем сместилась в область нейробиологии, где он совершил свои главные открытия.

Основываясь на своей докторской работе, Барнард в KCL разрабатывал методы ковалентной маркировки и цитохимической количественной оценки белков. Он одним из первых применил маркировку радиоизотопами (в частности, тритием) для количественной оценки ферментов. ^[3] Он использовал аффинную маркировку для идентификации аминокислот в активном центре рибонуклеазы (в частности, His-119) и изучал структуру фермента гексокиназы. ^[4]

Интерес Барнарда к нейротрансмиссии начался в KCL. Он применил свои методы маркировки для изучения белков, участвующих в нервно-мышечной передаче.

Используя радиоактивно меченый ингибитор ([32P]DFP), Барнард впервые применил количественную авторадиографию для подсчета молекул АХЭ в моторной концевой пластинке. Он установил их постоянную плотность (около 3000 молекул на мкм²). ^[5]

Используя меченый змеиный яд ([3H]α-бунгаротоксин), Барнард аналогичным образом локализовал и количественно определил плотность нАХР (около 10 000 на мкм²) на гребнях постсинаптических складок.

Хотя нАХР были очищены из богатых им источников (электрических органов скатов), Барнард (совместно с Оливером Долли) первым смог выделить и очистить этот рецептор из скелетных мышц млекопитающих, где его концентрация чрезвычайно низка. ^[6]

В Имперском колледже Барнард осознал ограничения биохимических методов очистки и одним из первых в нейробиологии сделал ставку на "новую технологию" молекулярной биологии (клонирование ДНК).

Для изучения будущих клонированных рецепторов был нужен функциональный метод. В сотрудничестве с Рикардо Миледи, Барнард провел знаковый эксперимент: он показал, что инъекция мРНК из электрического органа ската в ооциты (яйцеклетки) лягушки Xenopus приводит к синтезу и встраиванию в клеточную мембрану функциональных никотиновых рецепторов, которые реагировали на ацетилхолин. Этот метод стал революционным и широко используемым инструментом в фармакологии для изучения ионных каналов. ^[7]

В 1982 году группа Барнарда (совместно с коллегами из Searle) опубликовала работу по молекулярному клонированию и характеристике кДНК, кодирующей α-субъединицу никотинового ацетилхолинового рецептора. Это была первая клонированная субъединица рецептора нейротрансмиттера. ^[8]

Следующей целью стал главный ингибиторный рецептор мозга — ГАМКA-рецептор. Группа Барнарда использовала аффинную хроматографию на бензодиазепинах для его очистки. Затем, в сотрудничестве с Питером Зеебургом (Genentech), они получили частичные аминокислотные последовательности и в 1987 году клонировали кДНК α- и β-субъединиц ГАМКA-рецептора. ^[9]

Сравнение последовательностей нАХР (катионный канал) и ГАМКA-рецептора (анионный канал) выявило неожиданное структурное сходство, включая консервативную "Cys-Cys петлю". Это привело Барнарда к открытию суперсемейства лиганд-зависимых ионных каналов.

Дальнейшая работа групп Барнарда и Зеебурга привела к открытию нескольких изоформ α-субъединицы ГАМКA-рецептора (α1, α2, α3...). Это впервые показало, что рецепторы не являются монолитными, а представляют собой семейства родственных белков (подтипов), собранных из разных субъединиц. Эта концепция гетерогенности рецепторов имела фундаментальное значение для разработки новых, более селективных лекарственных препаратов.

Барнард также внес вклад в изучение глутаматных и опиоидных рецепторов. Его последняя крупная работа, выполненная совместно с Дэвидом Брауном, была посвящена пуринорецепторам. Они показали, что один и тот же рецептор (P2Y2) способен связываться с различными G-белками (Gq и Gi) и, таким образом, активировать разные внутриклеточные сигнальные пути. ^[10]

• Член Королевского общества (FRS) (1981)
• Медаль Ciba (Биохимическое общество) (1985)
• Международная премия Eli-Lilly–ECNP за выдающиеся достижения в области нейрофармакологии (1998)
• Медаль Thudicum (Биохимическое общество) (2008)

Работа Барнарда признана важной вехой в истории нейробиологии. Жан-Пьер Шанжё так отозвался о нем: «Эрик был увлекательным первопроходцем в области химии мозга... Он навсегда останется в нашей научной памяти».

Во время обучения в аспирантуре в KCL Барнард познакомился с Пенни Хеннесси, которая работала в той же лаборатории. Они поженились спустя восемь недель после знакомства и прожили в браке более 60 лет, отпраздновав бриллиантовую годовщину в 2016 году.

У них родилось четверо детей: два сына, Мэтью и Гай, и две дочери, Лиза и Сара. Его жена Пенни также была ученым и сотрудником MRC, специализируясь на исследованиях мышечной дистрофии.

Несмотря на трудное детство, коллеги и семья описывали Барнарда как по-настоящему скромного человека, обладавшего отличным чувством юмора и глубокой любовью к науке.

Коллеги в Имперском колледже ласково называли его «белым кроликом» из-за его копны белоснежных волос и привычки мчаться по коридорам. Он считался воплощением "рассеянного профессора": его кабинет был вечно завален бумагами, и о его рассеянности ходило множество анекдотов.

Интересы Барнарда выходили далеко за рамки науки. Он обладал глубокими познаниями в области современного искусства, классической музыки (особенно любил Вагнера), оперы и произведений Шекспира.

Он также был знатоком хороших вин, импортировал их напрямую из Бордо и любил устраивать слепые дегустации. В справочнике "Who's who" в качестве своего увлечения он указал «поиск хорошего кларета». ^[2]

1. ↑ ^{1 2 3 4 5} https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbm.2020.0017
2. ↑ ^{1 2} F. Anne Stephenson. Eric A. Barnard. 2 July 1927—23 May 2018 (англ.) // Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. — 2020-12. — Vol. 69. — P. 37–61. — ISSN 0080-4606. — doi:10.1098/rsbm.2020.0017.
3. ↑ E. A. Barnard, J. Marbrook. Quantitative Cytochemistry using Directly Applied Radioactive Reagents (англ.) // Nature. — 1961-02. — Vol. 189, iss. 4762. — P. 412–413. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/189412a0.
4. ↑ E. A. Barnard, A. Ramel. Complex of Ribonuclease with a Substrate Analogue, Cytidine 2″-Phosphate (англ.) // Nature. — 1962-07. — Vol. 195, iss. 4838. — P. 243–246. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/195243a0.
5. ↑ A. W. Rogers, Z. DarżYnkiewicz, E. A. Barnard, M. M. Salpeter. Number and Location of Acetylcholinesterase Molecules at Motor Endplates of the Mouse (англ.) // Nature. — 1966-06. — Vol. 210, iss. 5040. — P. 1003–1006. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/2101003a0.
6. ↑ G. C. Budd, Z. DarżYnkiewicz, E. A. Barnard. Specific Proteases of the Rat Mast Cell: Intracellular Localization of Specific Proteases in Rat Mast Cells (англ.) // Nature. — 1967-03. — Vol. 213, iss. 5082. — P. 1202–1203. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/2131202a0.
7. ↑ Translation of exogenous messenger RNA coding for nicotinic acetylcholine receptors produces functional receptors in Xenopus oocytes (англ.) // Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences. — 1982-05-22. — Vol. 215, iss. 1199. — P. 241–246. — ISSN 0080-4649. — doi:10.1098/rspb.1982.0040.
8. ↑ K. Sumikawa, M. Houghton, J.C. Smith, L. Bell, B.M. Richards, E.A. Barnard. The molecular cloning and characterisation of cDNA coding for the α subunit of the acetyl-choline receptor (англ.) // Nucleic Acids Research. — 1982. — Vol. 10, iss. 19. — P. 5809–5822. — ISSN 0305-1048. — doi:10.1093/nar/10.19.5809.
9. ↑ Peter R. Schofield, Mark G. Darlison, Norihisa Fujita, David R. Burt, F. Anne Stephenson, Henry Rodriguez, Lucy M. Rhee, J. Ramachandran, Vincenzina Reale, Thora A. Glencorse, Peter H. Seeburg, Eric A. Barnard. Sequence and functional expression of the GABAA receptor shows a ligand-gated receptor super-family (англ.) // Nature. — 1987-07. — Vol. 328, iss. 6127. — P. 221–227. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/328221a0.
10. ↑ Alexander K. Filippov, Joseph Simon, Eric A. Barnard, David A. Brown. The Scaffold Protein NHERF2 Determines the Coupling of P2Y1 Nucleotide and mGluR5 Glutamate Receptor to Different Ion Channels in Neurons (англ.) // The Journal of Neuroscience. — 2010-08-18. — Vol. 30, iss. 33. — P. 11068–11072. — ISSN 0270-6474. — doi:10.1523/JNEUROSCI.2597-10.2010.

• Биографические мемуары Эрика Альберта Барнарда на сайте The Royal Society Publishing