Возникновение биологической организации - Кастлер Г.
Скачать (прямая ссылка):
ном в двух других гидролитических ферментах; однако другой фермент, аналогичный по своему действию, не содержит аспарагина в этом положении.
Итак, из 242 аминокислотных остатков, входящих в состав химотрипсина, по-видимому, только два (один серин и один гистидин) играют решающую роль в процессе гидролиза, а три других (метионин, аспарагин и триптофан) выполняют важную вспомогательную функцию; остальные (например, некоторые цистиновые группы) могут играть какую-то роль, но они вряд ли участвуют сколько-нибудь специфическим образом в обеспечении ферментативной активности. Точно известно, что некоторые аминокислотные остатки не влияют на ферментативную активность; например, все лизиновые остатки можно превратить в гуанидиновые (что значительно увеличивает их размер) без изменения ферментативной активности химотрипсина. Отсюда не следует, что молекула химотрипсина состоит из пяти необходимых аминокислот и 235 «никчемных». Другие аминокислоты могут играть решающую роль в иных функциях этой белковой молекулы, например в распознавании подходящего субстрата. Важно усвоить, что функции белковых молекул высокодифференцированы, причем для выполнения каждой из них весьма существенно и специфично участие какой-то определенной части молекулы, тогда как все другие ее части играют лишь «поддерживающую» или «разрешительную» роль.
Следует подчеркнуть, что нам точно не известна функциональная организация белковой молекулы и что мы располагаем лишь очень несовершенными и чисто описательными данными в этой области. Попробуем представить себе, что бы получилось, если бы мы стали изучать определенную функцию человеческого организма (скажем, зрение) методами, аналогичными тем, которыми пользуются при «препарировании» ферментов.
Допустим, что мы стали бы отрезать от тела кусок за куском, начав с пальцев ног. Мы бы убедились, очевидно, что чуть не всю нижнюю треть тела можно отсечь, и это никак не повлияет на зрение. С тем же успехом можно отрубить и руки, но зато, проломив человеку голову, можно быстро сделать его слепым. Если бы мы
попробовали использовать более тонкие методы, например применить яды, нарушающие функцию печени или почек, то мы бы увидели, что повреждение этих органов приведет к нарушению зрения, но не сразу, а лишь через довольно значительный промежуток времени и, значит, печени и почкам можно приписать лишь «разрешительные» функции. Один исследователь, попробовав, например, прижигать различные участки поверхности тела, в том числе и роговицу, пришел бы, вероятно, к выводу, что зрение есть чисто поверхностная функция; другому, возможно, удалось бы избирательно разрушить сетчатку и таким способом показать, что целостность поверхности необходима для обеспечения нормального зрения, но недостаточна для этого. Конечно, выяснилось бы, что разрушение сердца или мозга ведет к немедленной потере зрения. Можно легко представить себе результирующую картину «активных участков» и вспомогательных областей! А ведь, в сущности, сходным образом мы и поступаем, когда пытаемся судить о функциональной организации какой-нибудь белковой молекулы, которую мы исследуем.
Брадикинин. В природе встречается целый ряд олигопептидов, обладающих специфическими функциями. К ним относятся гормоны задней доли гипофиза и другие вещества, действующие на гладкие мышцы и изменяющие тонус сосудов (каллидины, ангиотензин, вещество Р); вещества, влияющие на проводимость нервов; вещества, необходимые для роста бактерий (стрепоге-нин, Lactobacillus-фактор), и, наконец, целый ряд антибиотиков. Несколько крупнее олигопептидов молекулы полипептидов, секретируемых передней долей гипофиза, а также инсулин. Для некоторых из этих веществ соотношение структура—функция проверялось не только в опытах с видоизменением молекул природных веществ (как это делается при изучении ферментов), но и в экспериментах с синтезом более или менее сходных молекул. Эксперименты этого последнего типа позволяют получать данные, которые в опытах одного только первого типа добыть невозможно. Одним из веществ, изученных лучше всего, является гормон брадикинин [31].
Плазма крови содержит определенный глобулин; при действии ца него различных ферментов образуется пептид из 10 аминокислотных остатков, вызывающий расширение большинства кровеносных сосудов и сокращение некоторых гладких мышц (мышц броихов, кишечника и матки). Этот пептид называется каллидином (или каллидином II), его предшественник — каллидиногеном,
i Арг 9 Дрг
\ /
2 Про 8 Фен
I
3 Про 7 Про
4 Гли 6 Сер
'^чФен Фиг. 6.
а пептидные ферменты, катализирующие процесс превращения предшественника в активный пептид, — кал-ликреинами. Последние содержатся в нескольких органах, а предшественник калликреина — в самой плазме. Если подвергать каллидин перевариванию, воздействуя на него трипсином, то от него отщепляется остаток лизина; образующийся при этом укороченный пептид (из 9 аминокислот), называемый каллидином I или бради-кинином, обладает примерно такой же активностью, как и исходный каллидин. Дальнейшее переваривание трипсином приводит к появлению олигопептидов, лишенных активности. Полагают, что каллидин и брадикинин служат локальными регуляторами кровотока. Химический состав брадикинина (подтвержденный в опытах с синтезом и биологическим испытанием синтезированного продукта) показан на фиг. 6.
