Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
В классе биологических полимеров меланин, видимо, занимает особое положение, поскольку он характеризуется особым типом синтеза и в высшей степени беспорядочной структурой. Нельзя ли на основании этого последнего свойства предположить у меланина,
во-первых, существование антигенных свойств и, во-вторых, способность подвергаться ферментативному гидролизу?
Если меланин не имеет какой-то определенной фиксированной структуры, то каким же образом антитело, возникшее на основе одной молекулы меланина, сможет «узнать» другую молекулу? С другой стороны, каким образом фермент сможет «узнавать» молекулы, подлежащие гидролизу? Выдвинутое a priori мнение,
Допахромсеми-хинон
Мейнодопахром
Семихинон
? Семихинон
5,6-Даоксииндап
ДОПА -хинон
ДОПА - семихинон
Индол-5,6-семихинон
5,6-ИндохиноИ
Тирозин
Фиг. 4. Гипотетическая схема синтеза меланина, предполагающая участие свободных радикалов семихинона.
отрицающее наличие у меланинов антигенных свойств и способности подвергаться гидролизу, легко подвергнуть изучению, но вместе с тем довольно трудно обосновать экспериментально. Предварительные опыты дали следующие результаты. Меланин, полученный из 2-С14-ОЬ-ДОПА в результате автоокисления, вводили в смеси с адъювантом Фрейнда кроликам внутримышечно в течение трех месяцев, инъекции проводили с интервалом около месяца. «Иммунизирующие» дозы содержали примерно 2—5 мг меланина. Последующие попытки обнаружить антитела в сыворотке кроликов с помощью реакций агглютинации и преципитации, диффузии в агар и введения в кожу морских свинок оказались безуспешными. В конце «иммунизационного» периода степень освобождения от меченого меланина у опытных и у контрольных животных была
примерно одинакова. Для выяснения степени устойчивости меланина аналогичным образом меченный меланин добавляли в смешанную бактериальную культуру и инкубировали в течение нескольких дней в мешочке для диализа. Периодически из жидкой среды, окружающей мембрану мешочка, отбирали образцы; анализ этих образцов не выявил присутствия в наружной среде отщепившихся частей молекул полимера, диффундировавших через мембрану. Параллельно проводили опыты с меченым меланином, который добавляли к культуре микроорганизма, причем в процессе инкубации периодически отбирали образцы культуры. Никаких потерь метки из системы не наблюдалось, хотя можно было ожидать, что в случае усвоения меланина организмы должны были частью превратить его в С02, частью же выделить в форме диффузата. В одной серии опытов смешанная культура бактерий состояла из Escherichia coli, Proteus vulgaris и Bacillus cereus, а в другой — из микроорганизмов, выделенных из неизвестного почвенного образца. Ни в одном из опытов не было обнаружено разрушения меланина. Эти опыты показали, что меланин не действует губительно на микроорганизмы — токсические мономеры, по возможности, были удалены при диализе. Следует указать, что это лишь первые результаты, и поэтому в настоящее время какие бы то ни было заключения следует делать лишь с большой осторожностью. По-видимому, автоокисленный ДОПА-меланин не является антигенным для кроликов и не утилизируется вышеназванными микроорганизмами. Эти свойства, конечно, лишь весьма отдаленно характеризуют роль этих полимеров в молекулярной эволюции. Вместе с тем данные о том, что эти макромолекулярные вещества не являются чужеродными для ныне живущих организмов, представляли бы значительный интерес.
МЕЛАНИНЫ КАК КЛАСС БЕСПОРЯДОЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Выше мы уже говорили о том, что природные меланины и меланины, синтезированные ферментативным путем, а также меланины, полученные в результате автоокисления, обладают очень сходными свойствами; это было установлено методом ЭПР. Сходной у них является также и оптическая плотность, однако спектроскопические исследования не давали удовлетворительных результатов до тех пор, пока не была использована техника инфракрасной спектроскопии. На фиг. 5 дано сравнение инфракрасных спектров, снятых для природного меланина и трех автоокисленных меланинов. Несмотря на видимое сходство спектров этих веществ, мы должны воздержаться от проведения тесных аналогий между этими четырьмя меланинами, так как известно, что их мономерные
2.S 3 it S 6 7 8 9 10
Длина волны, мк
Фиг. 5. Инфракрасные спектры меланина Loligo opalescens (1), автоокис-ленного пирокатехинового меланина (2), автоокисленного L-ДОПА-мела-нина (3), автоокисленного гидрохинон-мелаиина (4), графита (5) и активированного угля (6).
Все образцы заключались в таблетки КВг.
Фиг. 6. Инфракрасные спектры поглощения природного сепия-меланина (1), фотополимера фенилаланина, полученного путем облучения ультрафиолетом (2537 А) в отсутствие 02 (2) и автоокисленного L-ДОПА-меланина (3).
Небольшие отклонения вблизи 3,5 мк являются артефактами, обусловленными погрешностями прибора.
компоненты отличаются друг от друга даже по элементарному составу.
Вместе с тем с точки зрения высказанного ранее предположения об отсутствии определенной упорядоченной структуры у различных образцов этих полимеров сходство широких полос в спектрах поглощения, по-видимому, означает, что число связей в молекулах этих соединений и окружение этих связей также сходны, хотя бы в чисто статистическом выражении. На фиг. 6 сопоставлены инфракрасные спектры двух из упомянутых выше препаратов меланина со спектром полимера, полученного при облучении водного раствора фенилаланина ультрафиолетом в бескислородной среде. Этот полимер в отличие от двух темноокрашенных меланинов имеет светло-коричневый цвет и величину ЭПР, близкую к ЭПР темноокрашенных меланинов. Известно, однако, что меланины Могут быть обратимо восстановлены, и это будет сопровождаться изменением цвета от черного до коричневого. Мы установили методом ЭПР, что цвет и парамагнитные свойства природного и синтетического меланинов совершенно не зависят друг от друга и могут изменяться самостоятельно [3].
