Евгений Романцев - Закономерные чудеса

Когда-то в незапамятные времена в процессе эволюции ненасыщенные жирные кислоты претерпели очень своеобразное превращение: длинную, вытянутую, как палка, молекулу жирной кислоты словно согнули пополам по самой середине. И не только согнули, но даже завязали узелком на память. В месте перегиба прямолинейная углеродная цепочка замкнулась и образовала кольцо, а точнее, пятичленный цикл. Получилась молекула простагландина, обладающая принципиально новыми качествами. Молекула чем-то напоминает первый искусственный спутник Земли: пятичленный цикл похож на сам спутник, а два конца углеродной цепочки — на длинные "усы" этого спутника.

Сегодня ученым известно около 20 простагландинов. На первый взгляд все они похожи один на другой. Однако, казалось бы, незначительная разница в строении придает каждому из них характерные индивидуальные свойства.

Чтобы облегчить общение с довольно-таки большой компанией простагландинов, их разделили на четыре основные группы и каждой присвоили свою букву латинского шрифта: Е, А, В, F. Все они различаются друг от друга особенностями строения пятичленного цикла, а точнее, положением двойной связи и наличием разных химических группировок. Молекула простагландинов не плоская, как лист писчей бумаги: она объемна, трехмерна.

Изучение строения простагландинов в известном смысле прошло классический путь развития: сначала заметили, что какие-то вещества необычного химического строения обладают способностью вызывать определенные ответные биологические реакции, и только потом определили, что это такое. Как и полагается для классического пути, завершал исследование искусственный синтез природного химического соединения. Очень хорошие работы по синтезу простагландинов могли быть выполнены только при условии эффективного контроля за пространственным расположением химических группировок во вновь синтезируемых соединениях. Именно этот контроль позволил талантливому американскому исследователю Э. Кори и его сотрудникам получить ряд природных простагландинов.

Наступает, по-видимому, последний этап в изучении тонкого строения этих веществ. Экспериментаторы работают над тем, чтобы "улучшить" молекулу этого биологически активного вещества и "дополнить" творчество матери-природы, найти еще более эффективные и удобные для использования простагландины.

Каким путем ухитряется клетка из более простых соединений построить своеобразную молекулу простаглаидина, обладающего мощным биологическим действием, которое не свойственно исходным полупродуктам? Где это все происходит? Давно ли живые организмы "научились" это делать?

Если кормить молодых крысят пищей, в которой отсутствуют некоторые жирные кислоты, то вскоре рост животных замедляется, потом останавливается, у них начинается заболевание кожи. Ни к чему хорошему это не приводит. Биологи такие жирные кислоты называют незаменимыми для организма. Для синтеза простаглаидина Е как раз необходима незаменимая жирная кислота, арахидоновая. Она поступает с растительной пищей, поскольку растения способны синтезировать эти жирные кислоты.

Химические превращения арахидоновой кислоты происходят в полупроницаемых оболочках клетки, или, иными словами, в мембране. Она окружает клетку со всех сторон и отделяет ее от других клеток. Другие мембраны пронизывают клетку и все внутриклеточные образования. Наружные мембраны можно сравнить с наружными стенами современного жилого здания, внутренние — с перегородками между этажами здания и стенками многочисленных квартир.

Мембраны — образования тонкие и весьма сложные. Толщина наружных мембран составляет 60-100 ангстрем. Одна клетка расположена обычно от другой на некотором расстоянии, и это пространство заполнено "средой", имеющей сложный химический состав. Если рассмотреть клеточную мембрану под электронным микроскопом, то можно заметить ее трехслойность. В середине — стройные ряды молекул липидов, снаружи — два слоя белка, каждый из которых имеет толщину белковой молекулы.

У некоторых клеток на поверхности можно увидеть густую щеточку тонких выростов, у основания этих выростов — впячивания внутрь клетки. Часто кусочек оболочки одной клетки как бы внедряется в поверхность другой и образует нечто вроде перемычки. Размеры всех этих образований на поверхности клетки крайне малы, но число их огромно. На одну клетку может приходиться до 3 тысяч тонких выростов, а на 1 квадратный миллиметр поверхности кишечника человека — 200 миллионов!

Наружные мембраны пронизаны маленькими отверстиями — порами. Пора — не просто дырочка на поверхности клетки. Поры могут возникать и исчезать в зависимости от изменений внешней среды, различных сигналов, поступающих от нервной системы. Размеры пор меняются под влиянием гормонов. На некоторых участках поверхности мембраны поры возникают и исчезают непрерывно.

С точки зрения современного биохимика клеточная оболочка — настоящая биохимическая фабрика. В каждом цехе этой фабрики, в каждом определенном месте клеточной оболочки идет определенная химическая реакция.

Уже лет тридцать назад исследователи умели приготовлять из печени обыкновенной лабораторной белой крысы тонко раздробленную кашицу и с помощью центрифугирования выделять из нее клеточные ядра, митохондрии и другие видимые в обычный световой микроскоп частицы. Все, что оставалось от клеток после центрифугирования, условно называли "мелкими частицами", а потом придумали для них специальное название "микросомы". Название это, как ни странно, прижилось, хотя, как выяснилось в последние годы, в микросомы входит целый ряд разнородных компонентов. Одной из составных частей микросом являются, например, внутренние мембраны клетки. Другой — хорошо изученные в последние годы рибосомы. С ними мы познакомились раньше. Именно в них происходит синтез белка. Третья составная часть микросом — содержимое многочисленных пузырьков, которые постоянно видны внутри клетки.

Так вот, дальнейшие превращения уже известной нам арахидоновой кислоты происходят где-то в микросомах. Где точно, никто не знает. Известно только, что для этого необходимы специальные ферменты. Что реакция идет в присутствии кислорода. Что необходимы кое-какие добавки.

Одним словом, знают пока не ахти как много.

Но факт остается фактом, именно в микросомной фракции происходит таинство: молекула жирной кислоты, состоящая из двадцати углеродных атомов, сгибается пополам, химическая связь между восьмым и двенадцатым атомами углерода замыкается, и образуется пятичленный цикл, от которого, как два длинных хвостика, отходят оставшиеся части молекулы жирной кислоты. Рождается молекула простагландина Е.