Роджэр Цьсен

**Роджэр Цьсен** (, ; 1 лютага 1952 — 24 жніўня 2016) — амерыканскі хімік кітайскага паходжання, прафесар кафедры хіміі і біяхіміі Каліфарнійскага ўніверсітэта ў Сан-Дыега. У 2008 годзе быў ганараваны Нобелеўскай прэміяй па хіміі «за адкрыццё і распрацоўку зялёнага флуарэсцэнтнага бялку (GFP)» сумесна з двума іншымі хімікамі.

## Біяграфія 
### Раннія гады 
Роджэр Ёнчын Цьсен нарадзіўся ў Нью-Ёрку 1 лютага 1952 года малодшым з трох сыноў у сям’і Сюэчжу Цьсена, інжынера-механіка пры Масачусецкім тэхналагічным інстытуце, і медсястры Іін. Радавод яго сям’і звязаны з лініяй навукоўцаў-дваран з Ханчжоу, які мае даўнія гістарычна дакументаваныя адносіны з дынастыяй Сун. Больш таго, сям’я мела незвычайны лёс, які адлюстроўвае кітайскія гістарычныя падзеі падчас і адразу пасля Другой сусветнай вайны. Яе прадстаўнікі нярэдка рабілі кар’еру на Захадзе, нягледзячы на няўдачы і забабоны. Так, Цянь Сюэсэнь, адзін з заснавальнікаў Лабараторыі рэактыўнага руху пры Каліфарнійскім тэхналагічным інстытуце, прыходзіцца стрыечным братам бацьку Цьсена. Брат Цьсена, Рычард таксама з’яўляецца вядомым навукоўцам у Стэнфардзе. Роджэр аднойчы сказаў: «Я ад нараджэння асуджаны на такую працу».Бацька Роджэра валодаў невялікай гандлёвай кампаніяй у Нью-Ёрку, а таксама займаўся інжынерным кансалтынгам у акрузе Уэстчэстэр. Затым Бацька перавёз сям’ю ў Лівінгстан, штат Нью-Джэрсі, калі Роджэру споўнілася восем гадоў. Там бацька працаваў над вакуумнымі трубкамі і нафтахімікатамі ў Радыёкарпарацыі Амерыкі і Esso Research and Engineering.

У дзяцінстве Цьсен пакутаваў ад астмы і таму шмат часу праводзіў у памяшканнях. Ён праяўляў незвычайна высокія здольнасці да навуковага пазнання, якія затым развіліся ў любоў да тэарэтычнай і практычнай хіміі. Гэта чакана пачалося з цікавасці да абумоўленага лігандамі паводзінам храмафораў — афарбаваным пераходам іёнаў металаў, якія ўдзельнічаюць у шырокім дыяпазоне класічных эксперыментаў неарганічнай хіміі, і найбольш ярка праявіла сябе ў спробах сінтэзаваць ацэтылсаліцылавую кіслату, часта на заднім двары, у хатняй посудзе і з імправізаванымі прыборамі. Першы ўзнагародны значок байскаўт Роджэр атрымаў за заслугі ў галіне хіміі. Яго запісная кніжка, у якую ён, васьмігадовае дзіця, запісваў свае хімічныя вопыты, цяпер захоўваецца ў Музеі Нобеля ў Стакгольме.

### Школьныя гады 
Талент да хіміі і любоў да яе захаваліся ў маладога Роджэра і ў школьныя гады. Ён прайшоў летнюю даследчую праграму ва Універсітэце Агая ў 1967 годзе пры падтрымцы Нацыянальнага навуковага фонду. Даследаванне было прысвечана амбіцыйным уласцівасцям тыацыаната (SCN-), якія ўзнікае з падобнага размеркавання адмоўнага зарада паміж нуклеафільнымі атамамі серы і азоту. Гэта сіметрычнае размеркаванне зарада меркавала магчымасць утварэння сувязі, якая злучае два ці больш іёна металу праз звязванне атама N і S c металамі класа А і В, адпаведна. Нягледзячы на тое, што Роджэру гэтая праца не прынесла задавальнення і нават раздражняла яго, даследаванне, тым не менш, было адзначана вышэйшай узнагародай ў 1968 годзе ў рамках конкурсу «Пошук талентаў у навуцы ад кампаніі Westinghouse», калі яму было 16 гадоў.

### Развіццё навуковай кар’еры 
Затым Роджэр паступае ў Гарвард, дзе яго цікавасць да хіміі была перапынена гуманітарным ухілам універсітэта. Ва ўніверсітэце Цьсен сустрэўся з Уолтарам Гілбертам на курсах па малекулярнай біялогіі, з Джэкам Нікалсам, Дэвідам Х’юбелам (замежны член Лонданскага каралеўскага таварыства, 1982) і Торстэнам Візелем (замежны член Лонданскага каралеўскага таварыства, 1982) на курсах па нейрафізіялогіі зрокавых сістэм і з Нэльсанам Кіангам на лекцыях па нейрафізіялогіі слыхавых сістэм. Роджэр уступіў у таварыства Phi Beta Kappa па кірунку хімія і фізіка ў 1972 годзе, скончыўшы Гарвард summa cum laude (з адзнакай) з прысуджэннем прэміі Дэтур (Detur Prize). Парады згаданых вышэй выкладчыкаў прывялі да таго, што Роджэр паспяхова прайшоў конкурсны адбор на стыпендыю імя Маршала, якая пакрывае PhD-праграму ў Каледжы Чэрчыля пры Кембрыджскім універсітэце, у фізіялагічнай лабараторыі.

Кіраўнік яго Кембрыджскага PhD-праекта, прафесар Рычард Эдрыян цікавіўся клеткавай фізіялогіяй актывацыі шкілетных цягліц; яны з Цьсенам сталі сябрамі. Эдрыян быў больш зацікаўлены ў тым, каб даць студэнтам высокага інтэлектуальнага і навуковага калібра шанец развіць свае арыгінальныя імкненні і незалежнасць, чым у наборы падначаленых, старанна і беспярэчна якія працуюць пад кіраўніцтвам галоўнага даследчыка. Так было ў цэлым заведзеная у фізіялагічнай лабараторыі, заснаванай Хілам у 1965 годзе.

У навуковым падыходзе Цьсен атрымаў у спадчыну ад Эдрыяна прыхільнасць да лабараторнай працы і блізкія ўзаемаадносіны з невялікім лікам калегаў, якія валодалі выключнымі якасцямі, у невялікай даследчай групе. Кіраўнік і студэнт падтрымлівалі адзін аднаго: праз гады пасля заканчэння навучання, Роджэр падтрымліваў кантакт са сваім настаўнікам да канца жыцця апошняга.

Студэнта не прыцягвалі наяўныя электрафізіялагічныя метады (метады рэгістрацыі асаблівасцяў пазаклеткавага адказу ў асобных нейронах ўнутры велізарнай папуляцыі цэнтральнай нервовай сістэмы), якія ўжываюцца ў працы, хоць бы з-за іх водгукаў на простыя сэнсарныя стымулы. Ён вёў доўгія гутаркі з Рычардам Эдрыянам з нагоды прымянення пераўтварэнняў Лапласа і кабельнай тэорыі дендрытаў у аналізе электрычнага току ў клетках, здольных да ўзрушанасці; першае пасля легла ў аснову вызначэння эфектыўнай ёмістасці ў размеркаванай сеткі мембран, а абмеркаванні кабельнай тэорыі далі нараджэнне новым метадам «voltage clamp» у прымяненні да бясконцых кабелям.

Роджэр Цьсен блізка меў зносіны з такімі хімікамі, як Геры Сміт, ен Бэкстер і Джэрэмі Сэндэрс пры ўніверсітэцкіх хімічных лабараторыях, а таксама з Ар’е Лью і Джонам Кімурай з калегамі з групы Дзяніса Хайдана пры фізіялагічнай лабараторыі. Такім чынам, хоць Цьсен і не быў экстравертам ад прыроды, ва ўніверсітэце ён завёў шмат сяброўскіх і прафесійных знаёмстваў.

### Апошнія гады і смерць 
У 2014 годзе ў Цьсена здарыўся інсульт. Ён пераехаў разам са сваёй жонкай, Вэндзі Глоўб, з Сан-Дыега ў Юджын, штат Арэгон. Праз два гады, у 2016 годзе, ва ўзросце 64 гадоў Цьсен памёр падчас язды на ровары.

### Навуковая спадчына Роджэра Цьсена 
Працы Цьсена былі прысвечаны распрацоўцы розных метадаў вымярэння ключавых іёнаў і малекул у клеткавай фізіялогіі. Гэтыя метады, у сваю чаргу, прывялі да стварэння інструментаў, якія дазволілі здзейсніць важныя з’явы ў фізіялогіі і расшыфраваць іх механізмы ўжо пры жыцці навукоўца. Ён таксама пакінуў пасля сябе кагорту выпускнікоў і навуковых супрацоўнікаў.

Цьсен вывучаў шырокі дыяпазон малых флуарэсцэнтных малекул і флуарэсцэнтных бялкоў, якія прывялі да распрацоўкі важных метадаў прамой візуалізацыі розных ключавых біяхімічных працэсаў ўнутры жывой клеткі і нават жывых арганізмаў. Гэтыя рэчывы могуць быць уведзеныя ў клетку альбо з дапамогай іх здольных да пранікнення аналагаў, альбо шляхам іх экспрэсіі наўпрост у клеткі з выкарыстаннем малекулярна-біялагічных тэхнік. Некаторыя з іх могуць выкарыстоўвацца як індывідуальныя флуарэсцэнтныя кампаненты, некаторыя — як ўзаемадзейнічаюць у пары (FRET). Гэта дазволіла ўжываць іх для вывучэння цэлага класа клеткавых фізіялагічных працэсаў, пачынаючы ад пытання, ці ўключаны гены, якія ўдзельнічаюць у гэтым працэсе, пераходзячы да вывучэння экспрэсіі, транслакацыі і ўзаемадзеяння бялкоў-удзельнікаў, і заканчваючы даследаваннем саміх фізіялагічных працэсаў, якія ўзнікаюць пры ўзаемадзеянні бялкоў.

## Навуковыя даследаванні 
### Аспірантура і далейшыя даследаванні ў Кембрыджы: біяфізічныя метады сачэння за фізіялагічнай актыўнасцю клеткі 
Дысертацыя Цьсена, завершаная ў 1977 годзе, «дызайн і выкарыстанне хімічных інструментаў у клетачнай фізіялогіі», была адзначана прэстыжнай прэміяй Геджа ў галіне біялогіі ў Кембрыджы, а таксама прапановай ўступлення ў праграму Comyns Berkeley Research Fellowship пры каледжы Gonville and Caius. У гэты перыяд Цьсен пачаў распрацоўкі хімічных, а затым і малекулярна-біялагічных індыкатараў, якія можна ўвесці ў клетку або экспрэсаваць ў ёй для вывучэння яе фізіялагічных працэсаў. Дадзеная задача спачатку зводзілася да вымярэння канцэнтрацыі ўнутрыклеткавага кальцыя, хоць наступныя працы ўключалі ўжо значна больш шырокі дыяпазон іёнаў і малекул. Гэтая цікавасць Цьсена да вымярэння кальцыя выявілася ў найбольш прыдатны момант часу: да канца 1970-х вучонае супольнасць паступова прызнавала ролю кальцыя ў цытазолі як ключавога другаснага пасярэдніка. Высвятленне яго мадыфікацыі, папярэдняй трыгернай актывацыі або рэгулятарнай стадыі, і кантроль гэтага працэсу за кошт абмену паміж свабоднымі і звязанымі цытазольнымі кампартментамі, ўнутрыклеткавых кальцыевымі дэпо і пазаклеткавай прасторай, займалі цэнтральнае месца ў разуменні механізму рэгуляцыі клеткавай актыўнасці.

### Распрацоўка электрахімічнага метаду выяўлення і колькаснага вызначэння іёнаў кальцыя 
Гэтая навуковая праблема ўзнікла ў працэсе прамых вымярэнняў, праведзеных з дапамогай электродаў, здольных пранікаць унутр клеткі, здольнай да ўзбуджэння; такія вымярэнні першапачаткова ўжываліся для вызначэння мембранных патэнцыялаў. Электроды, селектыўныя да іёнаў натрыю, калія, вадароду і хларыд-іёну, да таго часу былі ўжо даступныя і знайшлі шырокае прымяненне, аднак выкарыстанне кальцый-селектыўных электродаў было абмежавана шэрагам цяжкасцяў. Да электродаў выстаўлялася патрабаванне высокай селектыўнасці ў адносінах да іёнаў кальцыя на фоне іншых катыёнаў, патэнцыйна якія знаходзяцца ў сістэме, у тым ліку катыёнаў магнію, натрыю і вадароду, а таксама патрабаванне высокай стабільнасці сістэмы з мінімальным гістэрэзісам пры змене канцэнтрацыі кальцыя. Цьсен распрацаваў больш Ca2+- селектыўныя, нейтральныя (у супрацьлегласць да аніёнаў — арганічным фасфатам) ліганды ў якасці сэнсараў. Больш за тое, патрабаваліся электроды з досыць малым дыяметрам кончыка (каля 0,4 мікрон) з тым, каб пазбегнуць пашкоджання клетак, што магло прывесці да артэфакту — павышэнню лакальнай канцэнтрацыі кальцыя. Аднак неабходныя для гэтага высокія супраціўленні, звязаныя з электродам, каля 20-30 і 60-120 ГОм у растворы з р(Ca2+) = 3 і якія патрабуюцца для выкарыстання кончыка з дыяметрамі 1,5 або 0,5 мкм, у сваю чаргу, пацягнулі за сабой стварэнне адаптаваных, зробленых на заказ электрометраў з вельмі высокім уваходным імпедансам і малымі стабільнымі токамі зрушэння (менш 10 фА) каб пазбегнуць ілжывых сігналаў.

Эксперыментальныя дадзеныя, атрыманыя з дапамогай аптымізаваных электродаў, задавальнялі тэарэтычна чаканым суадносінам Нернста паміж выхадной напругай за вылікам адначасова запісаных мембранных патэнцыялаў і канцэнтрацыяй вольнага кальцыя аж да 1 мкМ у 0,1 М хларыдзе калія, з водгукам, які працягваецца да 100 нМ [Ca2+]. Гэтыя вымярэння ўзгадняліся з дадзенымі, атрыманымі шляхам ўжо ўстоянай люмінесцэнтнай спектраскапіі ў гіганцкіх цягліцавых валокнах вусаногіх і шкілетных цягліцах жабы. Вымярэнні ў апошніх былі праведзены з дапамогай флуарафора экварына, які змяшчае тры Ca2+- злучаных EF-hand матыву. Экварын быў атрыманы з медузы *Aequorea victoria*, знойдзенай у размешчанай ля заходняга ўзбярэжжа Паўночнай Амерыкі зоне Ціхага акіяна; рэчыва выпускае флуарэсцэнтны выбліск пры ўзбуджэнні.

### Аптычныя метады вымярэння Ca2+ з дапамогай распрацаваных арганічных малекул 
Такім чынам, электродные метады адкрылі дарогу колькаснаму вызначэнню кальцыя ў шырокіх інтэрвалах канцэнтрацый, валодалі селектыўнасцю ў адносінах да кальцыю на фоне іёнаў магнію і вадароду і з’яўляліся прыдатнымі ў электрафізіялагічных пошуках. Аднак для ўстанаўлення фізіялагічнай ролі іёнаў кальцыя ў клетцы патрабаваўся метад, здольны таксама да ўжывання ў шырокіх дыяпазонах эксперыментальных умоў і тыпах клетак. У сувязі з гэтым было прапанавана некалькі аптычных падыходаў сярод даступных флуарэсцэнтных тэхнік. Аптычныя метады паказваюць лепшую ўстойлівасць сігналу да іёнаў натрыю і больш хуткі водгук у параўнанні з электроднымі метадамі, што рабіла іх прыдатнымі для маніторынгу клеткавых падзей. У адрозненне ад вымярэнняў ў канкрэтнай кропцы, аптычныя метады таксама дазвалялі ацаніць канцэнтрацыю кальцыя, асераднёную па якой-небудзь цікавіць вобласці, і ахарактарызаваць прасторавае размеркаванне іёнаў кальцыя пры выкарыстанні даступнай канфакальнай мікраскапіі.

Даследаванні Цьсена пры супрацоўніцтве з Цімаці Рынкам і Туліа Пазанам унеслі вялікі ўнесак у развіццё аптычных метадаў вымярэння і зрабілі іх асноўным падыходам, які ўжываецца сёння пры вывучэнні клеткавай фізіялогіі кальцыя. Было неабходна, каб распрацаваныя для гэтай мэты ліганды паказалі здольныя да выяўлення змены ў эмісійных і абсарбцыйных уласцівасцях ва ўмовах ўзбуджэння, сумяшчальных з умовамі запісу сігналу і ўмовамі жыццядзейнасці клеткі. Больш за тое, малекулы павінны валодаць спецыфічнасцю да кальцыю і даваць магчымасць для вымярэння як стацыянарных, так і прамежкавых канцэнтрацый іёна. Люмінесцэнтны сігнал экварына забяспечваў узнаўляльныя водгукі на нераўнаважныя канцэнтрацыі, аднак ліганд меў нізкую афіннасць да іёну, а суадносіны паміж канцэнтрацыяй і сігналам выяўлялася раўнаннем са ступенню 2,5, што моцна ўскладняла колькасную інтэрпрэтацыю эксперыменту, асабліва пры вывучэнні гетэрагенных размеркаванняў іёна ў міяплазме. Якія сталі даступнымі пазней флуарафоры забяспечвалі больш высокую афіннасць, больш шырокі дыяпазон лінейнасці і больш хуткую асацыяцыю з іёнамі (антыпірылаза-III, −7 М) і ніжэй, аж да 10−8 М. Іншыя даступныя метады таго часу мелі оптымум выяўлення толькі пры канцэнтрацыях у актываваным стане (10−6 М), тады як сігналы ў стане спакою былі ўжо ніжэй мяжы выяўлення.

Нарэшце, інкубацыя клетак у растворах, якія змяшчаюць ацэтаметаксіэфірны фрагмент (АМ), які праходзіць праз мембраны, звязаны з хін-2 (хін-2-АМ), прывяла да атраўматычнаму, пастаяннаму доступу рэчывы ўнутр клеткі без мікраманіпуляцый або парушэнняў мембраны. Пасля траплення малекулы ў клетку эндагеннай эстэразы выразалі эфірны кампанент і вызвалялі актыўны, непраходзячы праз мембрану тэтрааніён (7). Павелічэнне інтэнсіўнасці флуарэсцэнцыі з павышэннем канцэнтрацыі кальцыя магло адсочвацца з ужываннем звычайнага кюветнага спектрафатометра. Такім чынам, хін-2 набыў ключавую ролю ў вымярэннях цытазольнага кальцыя ў шырокім дыяпазоне клетак млекакормячых і іх суспензій, у тым ліку лімфацытаў, трамбацытаў, народкаў, нейтрафілаў і макрафагаў, асабліва пры вывучэнні ролі кальцыя ў працэсе сігнал-адказ. У будучыні гэты метад ўвядзення ў клетку этэрыфікаваных вытворных, якія праходзяць праз мембрану быў пашыраны да вывучэння функцый малекул — кандыдатаў на ролю клеткавых месэнджараў, такіх як фасфатыдыліназітол-3,4,5-трыфасфат, у клеткавай фізіялогіі.

### Каліфарнійскі універсітэт у Берклі: новыя ліганды, якія дазваляюць вымяраць канцэнтрацыю ўнутрыклеткавага кальцыя і маніпуляваць ім і іншымі іёнамі 
Верагодна, у сувязі са складанасцямі ў працаўладкаванні і няяснымі перспектывамі працы, якія ўзнікалі ў навукоўцаў, якія займаліся міждысцыплінарнымі пошукамі ў Вялікабрытаніі, у 1981 годзе Цьсен пасля гэтак значных даследаванняў прыняў запрашэнне ўладкавацца на працу ў аддзяленне фізіялогіі і анатоміі ў Каліфарнійскім універсітэце ў Берклі (у той час аддзяленне узначальваў Тэры Манч) на стаўку дацэнта. Там Цьсен прапрацаваў восем гадоў, адным з кірункаў працы была далейшая распрацоўка і аптымізацыя кальцый-адчувальных лігандаў у супрацоўніцтве са Стывенам Адамам і Робертам Зукерам. Дзякуючы гэтаму праекту ў камерцыйную вытворчасць былі ўведзеныя многія рэагенты, якія сёння вельмі шырока распаўсюджаныя ў клеткавай фізіялогіі. Усе яны траплялі ў клеткі пасля інкубацыі вывучаемай сістэмы з адпаведнымі АМ-вытворнымі. Рэчывы, якія злучалі ў сабе 8-каардынацыйны тэтракарбаксілат-хелатыруючы фрагмент са стыльбенавым храмафорам, давалі палепшаную селектыўнасць ў адносінах да кальцыю на фоне іншых двухзарядных катыёнаў і толькі трохі меншую афіннасць, чым хін-2. Афіннасці гэтых рэчываў знаходзіліся ў дыяпазоне ад Kd = 100 нМ (Хін-2) да Kd = 90 мкМ (флуоро-5N), што покрывала тыповыя фізіялагічныя канцэнтрацыі кальцыя ў вялікім дыяпазоне тыпаў узбуджаных і клетак, якія знаходзяцца у спакоі. Больш высокія значэнні даўжынь хваляў ўзбуджэння ў параўнанні з хін-2 (339 нм) дазвалялі пазбягаць апраменьвання клетак ультрафіялетам, які мог прывесці да аўтафлуарэсцэнцыі узбуджанай клеткі і выклікаць яе пашкоджанні. Увядзенне этыленавай групоўкі стыльбена ў гетэрацыклічныя кольцы палепшыла квантавы выхад і фотахімічную стабільнасць — інтэнсіўнасць флуарэсцэнцыі магла павялічыцца да 30 разоў. Гэта паляпшэнне ў каэфіцыенце экстынкцыі і квантавым выхадзе ў параўнанні са значэннем у хін-2 (2+ хваляў, якія адлюстроўваюць павялічаны выкід кальцыя рыанадзінавымі рэцэптарамі ў саркаплазматычным рэтыкулуме, які ўзнікаў з-за адсутнасці спалучэння каналаў з трансмембранным дзігідрапірыдынавым рэцэптарам у шкілетных або праарытмічных абставінаў у сардэчных цягліцах.

Па-другое, стала магчыма выяўленне і вымярэнне канцэнтрацыі не толькі для ўнутрыклеткавага кальцыя, але і для іншых удзельнікаў працэсаў. Напрыклад, карбаксільныя групы карбоксіфлуарэсцэінавага вытворнага 2`,7`-біс-(2-карбоксіэтыл)-5-(і-6)-карбоксіфлуарэсцэін (BCECF) падыходзілі хутчэй для вызначэння іёнаў вадароду, чым кальцыя. Даступнасць BCECF была дасягнута за кошт пранікальнага праз клеткі АМ-аналага, а само рэчыва мела адзін пік выпускання (535 нм) і двайны пік ўзбуджэння (каля 490 і 440 нм). Яго pKa (парадку 6.98) і лінейны водгук паміж рН 6.4 і 7.4 забяспечылі яго дастасавальнасць ў клеткавай фізіялогіі ў парыетальных клетках страўніка.

Па-трэцяе, святло могло зварачальна вызваляць кальцый з Нітр-2 і пазней распрацаваных нітр-5 і DM-нітрафена. Нітр-2 складаецца з Кальцый-хелатыруючага BAPTA, злучанага з нітрапіперанільнай групай, якая здольная перажываць фатоліз святлом з блізкага ультрафіялету (300—400 нм). Гэта падзея значна змяняе канстанту дысацыяцыі кальцыя са 160 і 630 нМ да 7 і 18 мкМ пры іённай сіле ў 0,1 і 0,3 М, адпаведна, выпускаючы звязаны кальцый і змяняючы, такім чынам, канцэнтрацыю ўнутрыклеткавага кальцыя. Уласцівасць знайшла скарыстанне ў фотахімічным кіраванні іённымі токамі ў нейронах. Затым Цьсен развіў гэты падыход на іншыя біяактыўныя рэгулятары, а прасторавы дазвол быў дасягнуты факусоўкай лазернай крыніцы ўзбуджэння ў трох каардынатах. Як вынік, злучэнне брамаваных 7-гідраксікумарын-4-ілметылаў з пасярэднікамі-кандыдатамі палепшыла вызваляльны выхад з ужываннем двухфатоннага, інфрачырвонага (у адрозненне ад УФ) ўзбуджэння, і дазволіла ўпершыню атрымаць трохмерную карту адчувальнасці да глутамату ў зрэзах нейронаў картыкальнага мозгу пацука.

### Распрацоўка флуарэсцэнтных бялковых маркераў 
Яшчэ да пераезду Цьсена ў Сан-Дыега ў 1989, праца Аляксандра Глейзера па флуарэсцэнтным фікабілібялкам абудзіла ў ім цікавасць да флуарэсцэнтнага адсочвання цАМФ. У якасці базы для флуарэсцэнтнай пазнакі ён разглядаў прыродныя цАМФ-злучальныя бялкі: гэта магло б адразу забяспечыць патрабаваныя афіннасці і селектыўнасці. У адсутнасць цАМФ фосфакіназа А (ФКА) неактыўна, а яе рэгуляторная і каталітычная субадзінкі цвёрда звязаныя. Звязванне цАМФ з рэгулятарнымі субадзінкамі прыводзіць да дысацыяцыі і актывацыі каталітычнай, што дае магчымасць пераносу фасфату з АТФ на некаторыя пэўныя бялкі. Наданне ферменту аптычнага сігналу ў выпадку такіх падзей звязвання вярнула Роджэра да яго ўніверсітэцкіх інтарэсаў у галіне флуарэсцэнтнага рэзананснага пераносу энергіі (FRET) паміж двума святлоадчувальнымі храмафорамі, якія знаходзяцца стэрычна блізка адзін да аднаго. Узбуджаны донарны храмафор можа перанесці энергію да акцэптары за кошт безвыпраменьвальнага дыполь-дыпольныга ўзаемадзеяння. Гэтая сістэма была сканструяваная за кошт прымацавання флуарафора першага тыпу да рэгулятарнай і другога тыпу да каталітычнай субадзінкам. FRET мог паўстаць у інтактнай ФКА пры блізкім кантакце субадзінак двух тыпаў, але павінен быў знікнуць пры дысацыяцыі пасля звязвання цАМФ: тады сігналы ў двух гэтых сітуацыях назіраліся б пры розных даўжынях хваль. Гэтыя эксперыменты, праведзеныя сумесна з групай Сюзаны Тэйлар, характарызаваліся цяжкай працай, якая патрабуе вялікай настойлівасці: патрэбныя былі вялікія колькасці рэкамбінантныя субадзінак ФКА. Нягледзячы на цяжкасці, праект скончыўся поспехам і даў пачатак метаду, у якім пазначаныя флуарэсцэінам каталітычныя субадзінкі звязваліся з пазначанымі родамінам рэгулятарнымі субадзінкамі з утварэннем FRET-сэнсараў на цАМФ. Гэты метад знайшоў скарыстанне ў вывучэнні остэабластаў, меланацытаў і нейронаў *Aplysia*.

### Ва Універсітэце Каліфорніі ў Сан-Дыега: распрацоўка генетычна закадаваных макрамалекулярных індыкатараў 
Выкарыстанне флуарэсцэнтных бялкоў, такім чынам, элегантна дапоўніла клас нізкамалекулярных лігандаў. Аднак неабходныя бялкі трэба было ў велізарных колькасцях экспрэсіраваць і чысціць для селектыўнага прымацавання двух розных метак *in vitro* да розных бялковых даменаў або субадзінак з адначасовым захаваннем функцый бялкоў. Да таго ж, у больш ранніх работах бялкі таксама трэба было ўвесці ў клетку. Гэтыя цяжкасці вымусілі даследчыкаў распрацоўваць індыкатары, закадаваныя наўпрост у геноме — у гэтым выпадку неабходна было толькі ўвесці гены, якія кадуюць два флуарэсцэнтныя бялкі прыдатнага колеру, у якія вывучаюцца клеткі. Такі падыход прад’яўляў значна больш нізкія патрабаванні і даўнімаў выкарыстанне устояных працэдур для трансфекцыі клетак з малой колькасцю ДНК (у параўнанні з увядзеннем бялку) з наступным селектыўным адборам клетак, у якіх прайшла трансфекцыя. Гэтая задача звярнула ўвагу Цьсена на медузу *Aequorea victoria* (ужо другі раз)*,* крыніца экварына, гэтак карыснага ў класічных фізіялагічных эксперыментах. Сімамура выявіў, вылучыў і ачысьціў зялёны флуарэсцэнтны бялок (GFP) з прыблізна 10000 асобін, з наступнай характарызацыяй яго фізіка-хімічных уласцівасцяў, якія ўключаюць спектральныя, пры розных умовах. Ён паказаў, што GFP з’яўляецца FRET-акцэптарам ўзбуджэння ад донара-экварына і вырабляе *in vivo* флуарэсцэнцыі ў зялёнай вобласці спектру, адрозную ад сіняга сігналу вычышчанага прэпарата экварына пры ўзбуджэнні ў УФ-вобласці. Сімамура таксама вызначыў храмафорную *п-*гідроксібензілідзенімідазалінавую групоўку ў ланцугі бялку.

Характэрызацыя часткі гена GFP Дугласам Прэшэрам ініцыявала сумесную працу ў розных лабараторыях. Роджэр працаваў над вытворчасцю і флуарэсцэнтнымі ўласцівасцямі GFP, выкарыстоўваючы *Saccharomyces cerevisiae* у супрацоўніцтве з Роджэрам Хеймам і Скотам Эмр. Марцін Чалфі (замежны член Лонданскага каралеўскага таварыства, 2018) з штата Калумбія, які першы прадэманстраваў УФ-індукаваны флуарэсцэнцыі GFP, уведзенага ў клеткі бесхрыбтовага, і прапанаваў патэнцыйнае прымяненне бялку ў якасці біямаркераў, працаваў на яго экспрэсіі ў *Escherichia coli* і *Caenorhabditis elegan.* Даследаванні Цьсена прывялі да выяўлення мутанта Y66H (BFP) з палепшанай стабільнай флуарэсцэнцыяй ў сіняй вобласці спектру ў адносінах да зыходных GFP дзікага тыпу. Далейшыя мадыфікацыі бялку, стэрэахімічна размясцілі трыптафан, прывялі да з’яўлення мутанта Y66W, кадавальныя цыановы флуарэсцентны бялок (CFP). У пары FRET канфармацыённыя змены структуры УФ-узбуджанай BFP прыводзілі да пераносу энергіі да GFP. Гэта даўнімала здольнасць GFP ўзбуджацца хвалямі сіняга дыяпазону спектру, якія выпускаў донар BFP. Аднак у спектры ўзбуджэння GFP быў вялікі пік у УФ- і маленькі пік у сіняй вобласці. Праблема была вырашана стварэннем мутантавага варыянту GFP: непажаданы пік у УФ-вобласці знік, а сіні ўзрос прыблізна ў 5-6 разоў з наступным зрухам +10 нм пасля мутацыі S65T. Гэты двайны мутант, названы «палепшаны (S65T-F64L) GFP», у вялікіх аб’ёмах вырабляецца кампаніяй Clontech.

Структурныя даследаванні GFP-S65T выявілі цыліндрычную структуру з дыяметрам 2,4 нм і даўжынёй 4,0 нм, якая ўключае 11 β-цяжоў, атачальных выцягнутую па восі спіраль, у цэнтры якой быў устаўлены храмафор. Такім чынам, групоўка была абаронена ад уздзеянняў растваральніка і старонніх ферментаў, але ў межах паражніны была прастора для патэнцыйнага ўвядзення араматычнага кальца, якое звязвалася б за кошт стэкінга з храмафорам; пазней гэта было праверана з дапамогай увядзення шэрагу мутацый, у тым ліку і T203Y, спектр гэтага варыянту меў зрухі ўзбуджэння і выпускання на прыблізна 20 нм. Атрыманы жоўты флуарэсцэнтны бялок (YFP) і яго далейшыя мутантныя разнавіднасці зарэкамендавалі сябе як добрыя акцэптары сігналу ад CFP, утвараючы альтэрнатыўныя пары CFP/YFP.

Роджэр таксама пацвердзіў ўтварэнне храмафорнай * п-*гідроксібензілідзенімідазалінавай групоўкі з рэшткаў S65, Y66, і G67 ў ланцугу GFP. Механізм ўзнікнення храмафору уключаў дзіўнае *de novo* утварэнне гетэрацыкла з дэгідраваннем α-β С-С сувязі з утварэннем двайной сувязі. Для гэтага быў неабходны акцэптар вадароду — Цьсен меркаваў, што гэта быў атмасферны кісларод. Культываванне GFP-вырабляюць бактэрый у анаэробных умовах прыводзіла да таго, што сінтэзаваны бялок не валодаў флуарэсцэнцыяй, аднак яна выяўлялася праз некалькі гадзін пасля вытрымкі бялку на паветры — уласцівасць, якая затым знайшло сваё прымяненне ў вывучэнні фізіялогіі.

### Стварэнне бялкоў-дэтэктараў шляхам утварэння пар «донар FRET»-«акцэптарны GFP-бялок» 
Прымяненне FRET-візуалізацыі спецыфічных ўнутрыклеткавых сігналаў патрабавала злучэння кампанентаў FRET з малекулай, якая спецыфічна звязвала б вывучаны клеткавы кампанент. У супрацоўніцтве з Ацусі Міявакі Роджэр спрабаваў прымацаваць донарны і акцэптарныя бялкі да процілеглым канцам цытазольнага дамена нядаўна кланаванага іназітол-1,4,5-трыфасфатнага (InsP3) рэцэптара. Хутчэй за ўсё, гэтая праца з’яўлялася адлюстраваннем яго цікавасці ў хімічным сігналінгу паміж клеткавымі мембранамі. Праект прывёў да разумення таго, як гэты важны пасярэднік працуе ў шкілетных цягліцах у звязку ўзбуджэнне-скарачэнне і як працуе фактар інфлюкса Ca2+, які забяспечвае трансдукцыю з ўнутрыклеткавых дэпо Ca2+ да паверхні мембраны дэпо, якія аперуюцца Ca2+ варот. У выпадку сігналінга, пасля было даказана, што працэс працякае пад дзеяннем прамога, а ня хімічнага, спалучэння паміж павярхоўнымі кальцыевымі каналамі L-тыпу і ўнутрыклеткавых саркаплазматычнымі ратыкулярнай рыанадзінавымі рэцэптарамі выкіду кальцыя. Аднак складанасці, якія ўзніклі з-за няпоўнага разумення механізму звязвання InsP3 з рэцэптарамі, прымусілі Цьсена звярнуць увагу на распрацоўку іншых дэтэктараў ўнутрыклеткавага кальцыя сумесна з Міцусіка Ікура. Гэтая праца даўнімала прымацаванне BFP і затым CFP да N-канца кальмадуліна (CaM). S65T і затым YFP, наадварот, прымацоўваліся да С-канца мэтавага пептыда М13. Канчатковая структура атрымлівалася злучэннем фрагментаў СаМ і М13.

Атрыманыя такім чынам генетычна закадаваныя пазнакі («хамелеоны»), здольныя да доўгатэрміновага выкарыстання і дастасавальныя да любой клеткі або арганізму, у якія магчыма ўвядзенне такіх ДНК, прывялі да з’яўлення аднаго з самых папулярных спосабаў адсочвання актыўнасці ў ідэнтыфікаваных нейронах і пашырылі дыяпазон аб’ектаў, якія вывучаюцца, да інтактных нервовых сістэм. Больш за тое, яны рассунулі межы выкарыстоўваных біялагічна важных малекул. Значныя намаганні даследчыкаў прывялі да адкрыцця лінкераў, якія забяспечваюць зліццё флуарэсцэнтных бялкоў з ФКА з адначасовым захаваннем здольнасці субадзінак да адказу на прысутнасць цАМФ. Такія бялкм маглі візуалізаваць субклеткавае размеркаванне цАМФ у кардыяміяцытах пасля стымуляцыі катэхаламінаў . Нарэшце, мадыфікаваны хамелеон, у якім М13 быў заменены на пептыд-субстрат кіназы, а СаМ на бялковы дамен, які змяшчае фосфаамінакіслотны злучны дамен, які можа звязваць фасфараляваны серын, трэанін або тыразін, быў здольны візуалізаваць спецын, адпаведна. Фасфараляванне кіназай названых астаткаў прыводзіць да ўтварэння комплексу, у якім зменена адлегласць або арыентацыя паміж донарным і акцэптарным бялкамі . Неўзабаве гэты метад стаў незаменным у даследчай практыцы.

### Завяршэнне палітры колераў флуарэсцэнтных бялкоў; пашырэнне вобласці ўжывання FRET для вымярэння мембранавага патэнцыялу 
Далейшыя распрацоўкі прывялі да папаўнення арсенала флуарэсцэнтных бялкоў, пакрыўшы шырокі дыяпазон спектра і прадаставіўшы магчымасці да фотапераключэння . Адкрыццё і даступнасць гена, які кадуе чырвоны флуарэсцэнтны бялок з каралаў (DsRed) прымусілі Роджэра не абмяжоўвацца GFP ў сваіх даследаваннях. DsRed з’яўляецца тэтрамерам, чый храмафорны складнік пачынаецца гэтак жа, як і ў GFP. Аднак далейшае дэгідрыраванне прыводзіць да ўтварэння ацыліміна, стабільнага толькі ў асяроддзі інтактнага бялку і які паказвае доўгахвалевы зрух у спектрах паглынання і выпускання. Шляхам накіраванай эвалюцыі быў створаны монамерны чырвоны флуарэсцэнтны бялок (RFP), менш пераборлівы да зліцьця з іншымі бялкамі у параўнанні з тэтрамерам і які стаў асновай для цэлага набору монамерных бялкоў, чые максімумы выпускання пакрылі астатнюю частку бачнага спектру аж да 648 нм.

Роджэр таксама прыклаў руку да маніпуляцый з самой тэхнікай FRET, рэалізаваўшы свае раннія навуковыя інтарэсы ў аптычных вымярэннях мембраннага патэнцыялу. Гэта змагло палепшыць устояныя, але часта адносна павольныя ці нізкаадчувальныя метады, заснаваныя на адным індыкатарным флуарафоры. Двухкампанентны, заснаваны на FRET падыход выкарыстоўваў у якасці донара флуарэсцэнтныя лектыны, а пазней пазначаны кумарынам фасфатыдылэтаналамін, звязаны з вонкавага боку мембраны. Донары пераносілі энергію зараджанаму трансмембраннаму біс(1,3-дзігексіл-2-тыабарбітурат)тры (або пента)метынаксанольнаму акцэптару, калі ён за кошт зарада праходзіў з вонкавага боку мембраны ва ўнутраную пры змене мембраннага патэнцыялу. Гэты падыход дазваляў дасягнуць беспрэцэдэнтнай адчувальнасці (на кожныя 100 мВ сігнал флуарэсцэнцыі вырастаў больш чым на 50 %) і кароткіх часовых пастаянных (менш 0,4 мс) у параўнанні з іншымі аптычнымі індыкатарамі.

### Ад клетачнай фізіялогіі к сістэмнай фізіялогіі, трансляцыйнай медыцыне і распаўсюджванню новых індыкатараў 
Бліжэй да канца сваёй навуковай кар’еры Цьсен здолеў распрацаваць такія прылады аптычнага аналізу, якія з асаблівым поспехам знайшлі сваё ўжыванне пры даследаванні цэлых органаў ці нават жывёл. Гэтыя інструменты патэнцыйна маглі выкарыстоўвацца ў абласцях клінічнай, нейрахірургічнай, сардэчна-сасудзістай або анкалагічнай медыцыны. Некаторыя з іх былі распрацаваны ў супрацоўніцтве з Нгуен Тхао Куен (). Новая флуарэсцэнтна-мечаная лёгка ўводзімая ў клетку і якая злучаецца з нервам малекула F-NP41, накіраваная на ўзаемадзеянне з бялком базальнай мембраны ламінін, можа палепшыць аператыўную візуалізацыю хранічна ўсечаных нерваў, што патэнцыйна дазваляе спрасціць распрацоўку і хірургічнае выкананне «рамонту» нерваў. Тэхніка мечання для пазітронна-эмісійнай тамаграфіі, якая выкарыстоўвае ін’ектаваныя эрытрацыты, мечаныя пазітрон-выпускалай, мультымадальны флуарэсцэнтнай пазнакай, можа патэнцыйна выкарыстоўвацца для выяўлення нутрачарапнога кровазліцця як альтэрнатыва 99mTc-пазначаныя рэчывам і можа быць карысная ў эксперыментальных ЯМР-даследаваннях цэрэбральных патафізіалагічных працэсаў. Увядзенне ў практыку пранікальных праз мембрану пептыдаў, якія паказваюць значныя змены ў флуарэсцэнцыі пасля разразання асацыяванымі з пухлінамі пратэазамі ўнутры клеткі можа патэнцыйна дапамагчы ў ранняй дыягностыцы злаякасных пашкоджанняў. Было высветлена, што як гэтыя здольныя да актывацыі пептыды, так і іх звязаныя з гадалініем дендрымерныя формы селектыўна назапашваюцца ў пухлінных клетках, што паляпшае дэтэкцыю апошніх і прапануе сродкі для іх дыягнаставання метадам ЯМР у будучыні. Здольныя да актывацыі пептыды падобным чынам выкарыстоўваліся для дастаўкі анты-тубулінавага радыёсенсібілізатара монаметылаурыстаціна Е селектыўна да пухлінных клетак, што адчыняе новы гарызонт ужывання гэтых агентаў у тэрапеўтычных мэтах.

На працягу сваёй кар’еры Цьсен спрабаваў зрабіць распрацаваныя ім ліганды даступнымі для калег. Пры ранніх распрацоўках хін-2 Роджэру не ўдалося пераканаць Нацыянальную карпарацыю даследаванняў і распрацовак Злучанага каралеўства ў камерцыйнай значнасці абагульненай структуры, адчувальнай да кальцыя з беспрэцэдэнтнай дакладнасцю і селектыўнасцю. Пазней кампанія Lancaster Synthesis (цяпер частка Johnson Matthey Company Alfa Aesar) заявіла аб цікавасці да хін-2 і яго АМ-вытворнаму. Адзін з вынікаў навуковай актыўнасці Роджэра — каля 160 патэнтаў у ЗША. Цьсен таксама заснаваў некалькі кампаній: так, з Чарльзам Зукерам ён стварыў Aurora Biosciences Corporation, якая вырабляе прылады для пошуку лекаў з дапамогай флуарэсцэнтных маркераў, і Senomyx, якая займаецца пошукам мадулятараў смакавых рэцэптараў. Дзякуючы яго патэнтам іншыя людзі таксама змаглі ўтвараць кампаніі, напрыклад, Molecular Probes.

## Пашаны і ўзнагароды 
### Нобелеўская прэмія 
Роджэр падзяліў у 2008 годзе Нобелеўскую прэмію па хіміі з Асаму Сімамурай (Марская біялагічная лабараторыя Вудс Хоўл) і Марцінам Чалфі (Калумбійскі ўніверсітэт, ЗША). Фармулёўка камітэта асабліва падкрэсліла ўклад Цьсена ў разуменне флуарэсцэнтных уласцівасцяў GFP і блізкіх да яго бялкоў, які прывёў да іх прымянення ў даследаванні дынамічных працэсаў у жывых сістэмах. У даніну гонару і павагі да Дугласа Прэшэра, які першым пачаў задачу вывучэння GFP, ён запрасіў Цьсена на цырымонію.

### Іншыя ўзнагароды 
* 1986 — Прэмія Лампарта Нью-Ёркскай Акадэміі Навук;
* 1989 — Узнагарода Э. Явіца для даследчыкаў у галіне нейранавук (NINCDS, 1989—1996);
* 1991 — Узнагарода W. Alden Spencer
* 1995 — Міжнародная прэмія Гайрднера;
* 1995 — Прэмія Artois-Baillet-Latour за дасягненні ў галіне аховы здароўя (Бельгія);
* 2002 — Узнагарода Амерыканскага Хімічнага Таварыства за крэатыўныя распрацоўкі;
* 2002 — Узнагарода HP Heineken у галіне біяхіміі і біяфізікі, Каралеўская Нідэрландская Акадэмія Навук;
* 2002 — Медаль Макса Дэльбрука за дасягненні ў малекулярнай медыцыне, Інстытут Макса Дэльбрука, Берлін;
* 2004 — Прэмія Вольфа па медыцыне, Ізраіль;
* 2004 — Прэмія Кеё ў галіне медыцынскіх навук, Універсітэт Кеё, Японія;
* 2006 — Узнагарода імя Люіса С. Розэнсціла за выдатную працу ў фундаментальнай біямедыцынскай навуцы;
* 2006 — Медаль Уілсана;
* 2012 — Узнагарода Golden Goose.

### Сяброўства ў арганізацыях і таварыствах 
* 1995 — Абраны член Інстытута медыцыны ЗША;
* 1998 — Член Амерыканскай акадэміі мастацтваў і навук;
* 1998 — Член Нацыянальнай акадэміі навук ЗША;
* 2006 — Замежны член Лонданскага каралеўскага таварыства;
* 2014 — Ганаровы член Кембрыджскага філасофскага таварыства.

## Сям’я 
Цьсен быў жанаты на Вэндзі Глоўб. Родных дзяцей у Роджэра не было; з жонкай выхоўваў пасерба Макса Рынка.

## Асабістыя якасці 
Па словах яго сябра Крыстафера Хуаня, Цьсен і яго навуковы кіраўнік у аспірантуры Рычард Эдрыян «падзялялі падобныя навуковыя і асобасныя каштоўнасці, мадэлі паводзін, добрыя, шчодрыя, паважлівыя адносіны да свету і ў вышэйшай ступені сумленныя і чалавечыя адносіны да іншых».

## Захапленні і хобі 
Займаўся аматарскай фатаграфіяй. Любіў актыўны адпачынак на прыродзе.

## Спасылкі 
* Фатаграфіі Роджера на партале Wikimedia Commons (англ.)
* Веб-сайт лабараторыі Цьсен ва ўніверсітэце Сан-Дыега
* Веб-старонка Роджера на партале Кембрыджскага ўніверсітэта

Катэгорыя:Замежныя члены Лонданскага каралеўскага таварыства
Катэгорыя:Члены і члены-карэспандэнты Нацыянальнай акадэміі навук ЗША
Катэгорыя:Лаўрэаты Нобелеўскай прэміі з ЗША
Катэгорыя:Лаўрэаты Нобелеўскай прэміі па хіміі
Катэгорыя:Біяхімікі ЗША
Катэгорыя:Лаўрэаты Нобелеўскай прэміі паводле алфавіта
Катэгорыя:Старонкі з недагледжанымі перакладамі