Памяти Александра Александровича Константинова

Текст статьи

1 мая 2020 года на 71 году жизни после тяжелой болезни умер один из самых ярких и талантливых сотрудников НИИ Физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского Московского государственного университета, доктор биологических наук, профессор Александр Александрович Константинов.

Александр родился 2 июня 1949 г. в Москве в семье биологов. Отец, Александр Степанович Константинов, и мать, Наталья Сергеевна Константинова (Юркевич), – оба выпускники Биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, где и познакомились. Александр Степанович в последние годы был профессором кафедры ихтиологии Биологического факультета МГУ, а Наталья Сергеевна всю жизнь проработала во Всесоюзном НИИ вирусологии «Микроб» (г. Саратов). Вскоре после рождения сына семья переехала в г. Саратов, где Александр закончил школу. В 1967 г. он, как и его родители, поступил в Московский государственный университет. В 1972 г. он закончил кафедру биохимии растений (молекулярной биологии) Биологического факультета МГУ, затем аспирантуру, и с 1975 г. до последнего дня работал в НИИ Физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ.

Александр принадлежал к одному из первых поколений учеников В.П. Скулачева, принявших активное участие в обосновании хемиосмотической теории Митчелла. Круг его научных интересов был связан с изучением механизма переноса зарядов в электрон-транспортных цепях митохондрий и бактерий. Его исследования внесли существенный вклад в понимание механизма работы практически всех ферментов дыхательной цепи за исключением NADН:хиноноксидоредуктазы, комплекса I. В 1970–1980 гг. использование комбинации ингибиторов антимицина и миксотиазола позволило обосновать циклический механизм переноса электронов комплексом bc1 и, таким образом, экспериментально подтвердить гипотезу Q-цикла Митчелла. В 1976 г., используя метод ЭПР, Александр Александрович совместно с сотрудниками физфака МГУ Э.К. Рууге и А.Н. Тихоновым открыл существование стабильных свободнорадикальных форм убихинона в том же bc1-звене дыхательной цепи митохондрий, а также выяснил механизм образования кислородных радикалов в этом участке за счет самоокисления нестабильного радикала убихинона при ингибировании антимицином переноса электрона с убихинона на низкопотенциальный гем b_L в центре «i». В 1977 г. он совместно с А.В. Пескиным и И.Б. Збарским обнаружили низкую супероксиддисмутазную активность в раковых клетках. В те же годы группа исследователей во главе с Л.А. Драчевым, в составе которой был А.А. Константинов, впервые использовала прямой электрометрический метод измерения генерации мембранного потенциала для изучения фотоиндуцированных электрических процессов в реакционных центрах хроматофоров Rhodospirillum rubrum и Rhodopseudomonas viridis. В 1980 г. эти работы были удостоены премии Ленинского комсомола по науке. В 90-е годы успешное сотрудничество с проф. Л. Хедерштедтом (Университет г. Лунд, Швеция) позволило показать, что химический аналог семихинона HQNO в сукцинат:менахинон-оксидоредуктазе из Bacillus subtilisне  только ингибирует активность, но и вызывает спектральные изменения в двугемовом цитохроме b, представляющем собой трансмембранную часть комплекса, а также меняет потенциал полувосстановления низкопотенциального гема b_L, расположенного у наружной поверхности мембраны. Эти данные подтверждали гипотезу о том, что мембранный менахинон связывается с ферментом вблизи гемма b_L, и его восстановление является электрогенным процессом, требующим затраты ΔμН⁺, что внесло важный вклад в понимание механизма работы сукцинатдегидрогеназ из бацилл.

В последние 30 лет основное внимание Александр Александровича было сфокусировано на изучении терминальных оксидаз дыхательной цепи, среди которых, прежде всего, цитохромсоксидаза (ЦО) из Rhodobacter sphaeroides и митохондрий сердца быка, хинол-оксидаза bd-типа из E. coli и Azotobacter vinelandii, ba₃-оксидаза из Thermus thermophilus и bb′-оксидаза из Bacillus subtilis. А.А. Константинов впервые предложил использовать прямой электрометрический метод (1993 г.) для изучения быстрой кинетики генерации потенциала, индуцированного лазерной вспышкой на мембране протеолипосом с ЦО. Позже метод прямой электрометрии был с успехом применен в лаборатории Александра Александровича для изучения отдельных электрогенных стадий внутрибелкового переноса заряда в каталитическом цикле ЦО и других, упомянутых выше, терминальных оксидаз и расшифровки механизма их работы. Использование прямой электрометрии на бактериальных мутантах по входным протонным каналам, обнаруженным в структуре ЦО, позволило определить их роль в каталитическом цикле фермента. Мутанты были предоставлены проф. Б. Геннисом (Иллинойский университет, Урбана-Шампейн, США). По названию ключевых аминокислотных остатков А.А. Константинов предложил называть каналы К- и D-, что впоследствии закрепилось в литературе. Работы выполнялись также в сотрудничестве с М. Верховским из лаборатории проф. М. Викстрема (Университет г. Хельсинки, Финляндия), где была собрана аналогичная установка по измерению генерации мембранного потенциала методом прямой электрометрии. Сейчас прямой электрометрический метод используется в нескольких зарубежных лабораториях и признан международным сообществом как один из передовых и эффективных методов изучения механизма работы терминальных оксидаз.

В ходе совместных исследований с проф. С. Папа и Р. Капитаньо (Университет г. Бари, Италия) А.А. Константинову удалось найти простой способ регистрации пероксидазной активности ЦО в аэробных условиях, используя в качестве доноров соединения с потенциалом >400 мВ, например буфер ферро/феррицианид. Наряду с прямой электрометрией, пероксидазная активность оказалась удобным инструментом изучения механизма работы ЦО. Тестирование ключевого мутанта по К-каналу на пероксидазную активность показало, что она сохраняется при практически полном ингибировании общей каталитической активности фермента. Таким образом, для пероксидазной реакции К-канал оказался не нужен, поскольку протоны доставляются в фермент самой перекисью. Это позволило А.А. Константинову разделить каталитический цикл ЦО на две независимые фазы: «эуоксидазную» (восстановление ЦО и образование из кислорода перекиси, связанной в активном центре), которая обслуживается К-каналом, и «пероксидазную» (превращение связанной перекиси в воду, аналогично реакции, катализируемой пероксидазами), которая обслуживается D-каналом. Александр Александрович даже называл ЦО «помпирующей пероксидазой», чтобы подчеркнуть важное отличие от обычных пероксидаз.

В последние годы Александр Александрович переключил свое внимание на механизмы регуляции ЦО. Было исследовано ингибирование ЦО ионами Zn²⁺ и Ca²⁺. Показано, что имеется 2 места действия Zn²⁺, что разрешило имевшееся в литературе противоречие между данными разных авторов. Близость сайта связывания Ca²⁺ к выходной части так называемого протонного канала Н в структуре ЦО из сердца быка позволило предположить, что он может регулировать транспорт протонов и/или ионное равновесие внутри канала. Александр Александрович также обратил внимание, что в физиологической среде константа ингибирования ЦО Ca²⁺ имеет ту же величину, что К_м активации кальцием митохондриального кальциевого унипортера. Таким образом, ингибирование ЦО кальцием может моделировать захват Ca²⁺ митохондриями через унипортер с последующим открытием поры.

В течение многих лет А.А. Константинов возглавлял лабораторию электронного транспорта в биологических системах и был крупнейшим специалистом в области изучения механизма переноса зарядов в электрон-транспортных цепях митохондрий и бактерий. Он был руководителем 14 кандидатских диссертаций, воспитал плеяду талантливых учеников, многие из которых успешно продолжают научные исследования в России и за рубежом. В 2008 году президиум РАН наградил А.А. Константинова премией имени А.Н. Баха – за выдающиеся работы по биохимии.

Александр Константинов был широко признан и высоко оценен мировым научным сообществом. Он являлся членом редколлегий журналов Биохимия (с 1992 г.) и Biochimica et Biophysica Acta (1990–1999). Александр был международным ученым-исследователем Медицинского Института Говарда Хьюза (2000–2010 гг.), руководителем международных научных проектов, включая гранты Howard Hughes, CRDF, INTAS, приглашенным докладчиком на многих престижных международных конференциях и симпозиумах. Он был одним из самых цитируемых российских ученых, стипендиатом программы «Выдающиеся ученые России» (1994–1996; 1997–1999 и 2000–2002 гг.). Его блестящие работы публиковались в журналах с высоким импакт-фактором, включая PNAS, JBC, BBA-Bioenergetics, Biochemistry, PLoS One, FEBS Letters и других.

В течение почти 20 лет (с 2002 г.) Александр Александрович был приглашенным профессором Института Химических и Биологических Технологий Нового Лиссабонского Университета (ITQB NOVA, Португалия). После его смерти на сайте Университета появился некролог, написанный профессором Мигелем Сепульведа Текшейра.

Помимо науки, Александр очень серьезно увлекался классической музыкой, был прекрасным скрипачом. С 1968 г., студентом первого курса, Александр начал играть в Камерном оркестре МГУ под руководством Э. Гиндина, с 1971 г. стал концертмейстером, а с 1991 г. – бессменным художественным руководителем этого замечательного коллектива, музыканты которого одними из первых в  России начали исполнять барочную музыку в  аутентичной манере. До  самого последнего времени он  организовывал работу оркестра, определял его репертуар и  участвовал в  концертах. Под  его  руководством Камерный оркестр  МГУ стал лауреатом  I и  II  Всесоюзных фестивалей самодеятельного творчества. Перед концертами Александр Александрович проводил музыкально-образовательный лекторий: знакомил слушателей с  историей музыкальных произведений, которые будут исполняться оркестром, интересно рассказывал о  создавших их  композиторах, наигрывал основные музыкальные темы. Это  помогало всестороннему и  глубокому восприятию произведений, поэтому на  концертах Камерного оркестра всегда было много слушателей.

Нам,  друзьям,  коллегам и ученикам Александра Александровича, Саши, трудно примириться с  тем, что  такого яркого и  неординарного человека больше  нет. Память о нем надолго сохранится в наших сердцах.

Этот номер, содержащий статьи его коллег, друзей и соавторов, посвящен памяти Александра Александровича Константинова и открывает нам широкий круг его научных интересов.