Капля объёмом с горошину парит в воздухе, удерживаемая неслышимым звуком. Внутри неё белок ферритин, тот самый, что запасает железо в нашем теле, начинает свой танец. Вода уходит, танцорам становится тесно, и они выстраиваются в правильные ряды — так рождается кристалл. Но в этом танце есть дирижёр: полиэтиленгликоль, длинная цепочка из повторяющихся звеньев. Его длина решает, как именно белки соберутся вместе и как долго продержится их строй.

Эксперимент в шведском синхротроне MAX IV напоминал съёмку танца с двух камер. Каплю с ферритином и полимером подвесили в акустическом левитаторе, который работает на частоте 100 кГц, как ультразвуковой отпугиватель комаров. Сквозь каплю каждые 0,1 секунды проходил рентгеновский луч, и по его рассеянию можно было понять, насколько упорядоченно белки расположились друг относительно друга. Пока воды было много, белки хаотично двигались, как толпа на площади. Когда концентрация выросла до 400–500 мг/мл, они вдруг замерли в строгом порядке — появились характерные сигналы кристаллической решётки.

Но дальше сюжеты разошлись. С полимером из длинных цепей (6000 звеньев в среднем) кристаллы вспыхивали быстро, но при дальнейшем испарении их порядок рушился. Казалось, что сам полимер начал кристаллизоваться и мешать белку, однако проверка показала: разрушение кристаллов не связано с полимером. Белки притягивались друг к другу ещё до того, как встали в ряды, и эта сила притяжения в итоге сыграла с ними злую шутку — слишком плотная упаковка оказалась хрупкой.

С короткими цепями (1000 звеньев) всё было иначе. Кристаллизация начиналась позже, когда капля уже почти перестала уменьшаться, зато кристаллы оставались стабильными до самого конца эксперимента. Белки отталкивались друг от друга и вставали в ряды только тогда, когда им буквально некуда было деться — как пассажиры в переполненном вагоне метро, которые вынуждены стоять ровно, потому что иначе не поместятся. Расстояние между белками в таком кристалле оказалось больше, чем у длинного полимера.

Эта разница похожа на два способа организовать вечеринку. Длинные цепи полимера действуют как настойчивый аниматор, который хватает гостей за руки и быстро ставит их в круг — но стоит ему отпустить, круг рассыпается. Короткие цепи — это скорее правила этикета: они не заставляют, а создают условия, при которых гости сами встают в аккуратный ряд, и этот ряд держится даже когда становится тесно. До этой работы было непонятно, почему один и тот же полимер с разной длиной цепей даёт такие разные результаты. Теперь ясно: короткие цепи, вероятно, облепляют поверхность белка и удерживают вокруг него немного воды, не давая кристаллу высохнуть и потрескаться.

Для практики это значит, что, выбирая полимер покороче, можно получать белковые кристаллы, которые не рассыплются при извлечении из раствора. Такие кристаллы нужны, чтобы определять структуру белков рентгеновским методом — это как сфотографировать белок в мельчайших деталях. И если сегодня в лаборатории кристалл трескается при высыхании, завтра достаточно сменить полимер, чтобы он пережил и дорогу до синхротрона, и сам эксперимент. Танец белка в парящей капле продолжается, но теперь у нас есть партитура.