загрузка...

Ферменты и вирусы



Молекулярная биология и генетика исследуют проблемы чрезвычайно важные — работу механизмов наследственного аппарата, ее зависимость от структуры и функций молекул нуклеиновых кислот и белков. Наука эта молодая. Рудольф Иосифович Салганик — биохимик, занимается он биохимией нуклеиновых кислот. Ведущая тема в его лаборатории — регулирование работы генов, а это включает и передачу наследственной информации, и синтез белков, и работу ферментов — словом, весь комплекс химических реакций, определяющих жизнь клетки. Широко, например, известны исследования Р. И. Салганика в области генетической индукции — возбуждения — ферментных процессов в клетках, опыты по направленным воздействиям на избранные гены. Но начинал Салганик — и воевал в Великую Отечественную — как врач.

— Поэтому,— говорит ученый,— когда время от времени представляется возможность сделать что-либо нужное для медицины, стараюсь эту возможность использовать.

Именно с этих позиций подошел он и к некоторым ферментам — катализаторам химических реакций, идущих в живом организме.





Но сначала несколько слов о самих ферментах. Они обеспечивают цепь превращений различных веществ в организме — их синтез и расщепление. Скажем, сахар или жиры, попав в организм с пищей, под влиянием ферментов окисляются, расщепляются, вновь окисляются и т. д. Обычно каждым фермент — «специалист» по какому-либо одному типу реакций: или расщепляет химическую связь между группами атомов в молекуле, или сшивает эти группы, расходует или запасает энергию. Поэтому ферментов множество. Действуют они с непостижимой быстротой — до нескольких миллионов операций в минуту, причем безошибочно. Технике подобная скорость и точность еще недоступны.

Представьте себе химическое производство на основе таких катализаторов. Это была бы гигантская революция в материальной культуре человечества, сравнимая разве что с использованием электричества. Возьмите для примера такую важную и трудную для решения проблему, как связывание атмосферного азота. Технический процесс превращения азота в аммиак требует определенной температуры, давления, большого расхода энергии — он дорог и сложен. А фиксирующие азот бактерии делают это с помощью ферментов в обычных условиях и без видимых усилий. Имей производство такие катализаторы, можно было бы досыта кормить все население Земли. И подобных примеров много.

Р. И. Салганик обратился к нуклеазам — ферментам, расщепляющим нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты кодируют наследственную информацию всего живого, в том числе и вирусов, многие из которых вызывают тяжелые заболевания человека— полиомиелит, энцефалит, менингит, гепатит и другие. Большой ущерб наносят вирусные болезни сельскому хозяйству. Различные вакцины и сыворотки, своевременно введенные в организм человека или животных, могут предотвратить или ослабить некоторые из этих заболеваний, однако эффективных средств их лечения практически нет.





Но что такое вирус? Это молекула нуклеиновой кислоты, одетая белковой оболочкой. Иначе говоря, генетическая информация в белковом чехле, больше там ничего нет. Это одно из самых простых созданий живой природы, известных сегодня науке. Клетка по сравнению с ним — целый мир. Однако вирус способен погубить этот мир. Как вирус заражает клетку? Он, словно шприц, вводит в нее свою нуклеиновую кислоту — свою генетическую информацию и, используя аппарат и материал клетки, самокопируется — создает новые молекулы своей нуклеиновой кислоты, «шьет» для них белковые одежды — так в чужой клетке, на ее «материальной базе» синтезируются тысячи новых вирусов. А клетка повреждается или вовсе погибает.

Белковая оболочка надежно защищает вирусную нуклеиновую кислоту от внешних воздействий, именно поэтому с вирусами так трудно справиться. Но когда вирус проникает в клетку, он сбрасывает белковую оболочку и обнажает свою нуклеиновую кислоту. В этот-то момент на нее можно воздействовать нуклеазой, которая расщепляет вирусную молекулу на множество бессмысленных обрывков. Смысл генетического кода заключается в определенном чередовании мономеров-нуклеотидов, составляющих полимерную цепь молекулы нуклеиновой кислоты. Фермент расщепляет молекулу на такие обрывки, которые уже ничего разумного не кодируют — синтез белка становится невозможным. И хотя молекулы нуклеиновых кислот всех вирусов различны (разное чередование нуклеотидов), характер сцепления мономеров между собой везде одинаков — стандартные фосфодиэфирные связи. Нуклеаза же воздействует именно на эти связи — разрезает их или рубит, если хотите. Ей все равно, что там записано в молекуле,— стало быть, она может воздействовать на любой вирус… Эксперименты подтвердили, что нуклеазы задерживают размножение разнообразных вирусов человека, животных, растений и тем самым излечивают или облегчают течение вирусного заболевания. Как известно, существуют вирусы двух типов: ДНК-содержащие вирусы и РНК-содержащие. Против тех вирусов, что содержат молекулы ДНК, действует фермент ДНК-аза, а против РНК-содержащих — РНК-аза (ри-бонуклеаза).

загрузка...

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться для отправки комментария.