Є старий анекдот про дівчину-абітурієнтці, якої в квитку на екзамені з біології попався питання: «Що роблять білки в клітині?» Вона написала: «Білки в клітці п'ють воду з поїлки, їдять горішки, крутяться в колесі». Хоча екзаменатори стверджували, що в питанні йшлося про функції білків в живій клітині, а зовсім не про заняття білок в неволі, після апеляції відповідь було зараховано, так як формулювання питання допускала і інше розуміння.
Невідомо, чи дійсно в якомусь вузі трапилася така історія або все це вигадка, але треба зауважити, що навіть якби укладачі питань поставили наголос і написали: «Що роблять білки в клітині?», Їх питання все одно виглядав би дуже дивно. Тому що в цьому випадку абітурієнтка могла б написати одне слово: «Все» - і претендувати якщо не на відмінну, то на хорошу оцінку.
Білки - це будматеріал, з якого складається цитоскелет - «каркас» живої клітини. Білки - це двигуни організму, адже скорочуються волокна наших м'язів і сухожиль складаються з білків (міозину, колагену і інших). Білки - ферменти-каталізатори, керуючі численними хімічними реакціями, які забезпечують травлення, дихання, роботу нервової системи і багато іншого. Білки - це транспорт, який переносить молекули різних речовин через мембрану клітини і доставляє їх в потрібне місце. Білки - це захист, адже імуноглобуліни - це теж білки. Зберігання генетичної інформації і доставка її в рибосоми, правда, випали на долю не білків, а нуклеїнових кислот ДНК і РНК. Але робота ДНК і РНК забезпечується ще десятком спеціалізованих білків: подвоєння ДНК забезпечує білок ДНК-полімераза, білки РНК-полімерази синтезують РНК на основі ДНК, білки рибонуклеази розщеплюють непотрібні молекули РНК і так далі.
При настільки багатьох важливих функціях білків не дивно, що багато ліків - це теж білки. Часто причиною хвороби виявляється відсутність в організмі певного білка. Тоді його потрібно внести в організм штучно. Значить, завдання фармацевта - синтезувати потрібний білок.
Якщо причина хвороби - відсутність в організмі певного білка, завдання фармацевта - синтезувати його для штучного введення в організм.
Ось тут починаються труднощі. Справа в тому, що білок - річ досить складна. Зі школи ми пам'ятаємо, що білки - це полімери, ланцюжки розташованих в певній послідовності амінокислот. Здавалося б, з'єднуй в потрібному порядку амінокислоти - ось і весь синтез. Але амінокислотна послідовність - це тільки так звана первинна структура білка. За рахунок водневих хімічних зв'язків або сил Ван-дер-Ваальса, діючих між «ланками» амінокислотної ланцюжка, цей ланцюжок набуває певну форму, наприклад, спіралі, петлі або ряду звивистих складок. Це вторинна структура. Потім ланцюжок за певною схемою згортається в «клубок», утворюючи третинну структуру. А у деяких білків є і четвертинна структура - об'єднання декількох «клубків». Наскільки складні бувають структури білків, можна помилуватися на прикладі гемоглобіну. міоглобіну і інсуліну.
Структура молекули гемоглобіну
І це ні в якому разі не хаотично зім'яті амінокислотні ланцюжки, а строго певні, свої для кожного білка структури. Якщо в процесі синтезу «клубок» почне згортатися неправильно, потрібно білка ми не отримаємо, наше ліки працювати не буде. Тому синтезувати багато білків в лабораторії складно, що вже й говорити про отримання їх в промислових масштабах. Хоча живі організми з цим справляються.
Такі роботи ведуться і в нашій країні. Наприклад, ними займається ТОВ «Трансгенфарм». резидент «Фонду Сколково». Ми розповімо про роботу вчених з «Трансгенфарма» по отриманню лактоферину.
Структура молекули лактоферину
Лактоферин - білок з різноманітними функціями. По-перше, він відноситься до групи білків, які забезпечують доставку в клітку іонів заліза. Але головне, що лактоферин грає дуже важливу роль в роботі імунної системи людини. Його називають природним антибіотиком. Цей білок зв'язує залізо, необхідне бактеріям, і ті гинуть. Якщо до штучних антибіотиків у бактерій з часом може виробитися стійкість, то з лактоферрином це не відбувається. Також виявлено дію лактоферину на віруси, є і дослідження, які виявили протипухлинну активність цього білка. В організм дитини, власна імунна система якого ще не запрацювала на повну потужність, лактоферрин потрапляє з молоком матері, де його особливо багато.
Але якщо дитина вигодовується штучно, то він не отримує необхідного лактоферину. Значить треба забезпечити його цим білком. У лактоферину особливо потребують недоношені діти. Також лактоферрином можна підтримувати імунну систему і дорослої людини в моменти, коли вона відчуває особливі навантаження.
Вчені «Трансгенфарма» розробили технологію одержання природного антибіотика - молочного білка лактоферину.