Аркадий Курамшин - Жизнь замечательных веществ

Химические процессы в организме контролируются работой десятков тысяч белков. При нарушениях в работе белковых молекулярных машин организм может заболевать, все это обуславливает необходимость построения правильной карты белкового обмена и функционирования для различных организмов.

Зеленый флуоресцирующий белок состоит всего лишь из 238 аминокислотных остатков. Может показаться, что это много, но на самом деле расшифровка структуры такого белка, а также гена, управляющего его биосинтезом, не является такой уж сложной задачей для биохимиков, и вскоре после определения структуры зеленого флуоресцирующего белка исследователи расшифровали участок ДНК, кодирующий биологический синтез зеленого флуоресцирующего белка.

Затем биохимик Мартин Чолфи показал, что организм может подвергнуться генетической модификации и любой организм может получить возможность вырабатывать зеленый флуоресцирующий белок и светиться зеленым светом при облучении светом с определенной длиной волны.

Используя генную инженерию, исследователи в состоянии связывать зеленый флуоресцирующий белок с другими важными, но невидимыми белками. Это позволяет отслеживать местоположение, движение и особенности межмолекулярных взаимодействий изучаемых белков в организме.

C помощью зеленого флуоресцирующего белка биохимики могут отслеживать судьбу различных клеток: поражение нервных клеток, вызванных болезнью Альцгеймера, следить за тем, как в растущем эмбрионе производятся инсулин-производящие клетки.

Роджер Тсин изучил причины флуоресценции зеленого флуоресцирующего белка. Он также расширил «световую гамму», модифицировав флуоресцирующие белки, что позволило метить разные клетки и разные белки разными цветами, позволяя отслеживать одновременно несколько различных биохимических процессов и получать информацию о сложных процессах обмена в результате лишь одного эксперимента.

Итак, зеленые медузы позволили Симомуре и другим исследователям найти белок, который может быть встроен в любой организм и, скажем, позволит получить не только генетически модифицированного зеленого светящегося кота – рекламу возможностей химии и биохимии, но и является незаменимым диагностическим инструментом современности.

Название вещества «зеленый флуоресцирующий белок» сложно назвать обычным или построенным в соответствии с правилами номенклатуры. Традиция давать веществам названия, связанные с методикой их получения, их свойствами, особенностями применения, восходит к глубокой древности. Сейчас мы называем старые названия знакомых веществ «тривиальными», поминая о том, что в свое время до введения единой номенклатуры такой подход мог существенно тормозить развитие науки.

Например, в 1670 году английский натуралист Джон Рэй, нагревая в реторте рыжих лесных муравьёв (живых или мёртвых – история умалчивает) выделил кислоту, которую назвал «муравьиной» (под этим тривиальным названием сейчас мы и знаем эту кислоту, которая по номенклатуре будет называться «метановой»). Однако поскольку метановая-муравьиная кислота содержится и в крапиве, и в пчелах, не исключено, что она же в свое время открывалась другими, менее удачливыми в плане попадания в историю естествоиспытателями, которые могли назвать её и «пчелиной», и «крапивной» кислотой. Очевидно, что название в соответствии с общепринятыми нормами номенклатуры позволяет избежать повторного открытия или синтеза одного и того же вещества.

Почему же и в наше время первооткрыватели веществ дают им тривиальные названия, и более того – эти названия остаются в ходу? Конечно же, любое вещество можно назвать по номенклатуре, но чаще всего такие названия на письме будут занимать одну-две строчки (систематические номенклатурные названия белков так вообще могут растянуться на несколько страниц), что, естественно, осложнит письменное научное общение, не говоря уже про устное: не кривя душой, скажу, что если на конференции или защите докладчик старательно на протяжении всего выступления многократно повторяет полное номенклатурное название вещества, уже к окончанию первой трети доклада слушателей начинает тянуть в сон, а те, кто предусмотрительно занял места вблизи выхода из аудитории, как правило, спонтанно решают размяться в коридоре или разместиться на стратегически значимых позициях перед кофе-брейком конференции.

Чтобы такого не происходило, тривиальные названия продолжают применяться на равных правах с номенклатурными, зачастую заменяя их, но, конечно, только в тех случаях, где это оправданно. Понятно, что такие названия могут показаться странными или даже забавными.

Это вещество можно считать родоначальником всех стероидов. В соответствии с номенклатурой криптостерол представляет собой базовую структуру стероидов, которая служит для получения всех остальных путем биохимических модификаций. Еще одно название криптостерола – «ланостирол», который был выделен из овечьей шерсти в 1930 году Видхаусом и Чеше. В 1958-м нобелевский лауреат Блок сообщил о синтезе ланостерола из изохолестерола, а в 1966 году ван Тамелен получил ланостерол из сквалена.

До настоящего времени ланостерол был интересен только с точки зрения истории и биохимии стероидов, но в начале 2015 года Жанг (K. Zhang) из Университета Калифорнии (Сан Диего) выяснил, что ланостерол вовлечен в генетику развития катаракты у людей. Они выяснили, что генетическая основа острой катаракты заключается в мутации гена, кодирующего ланостеролсинтазы, фермента, отвечающего за выработку ланостерола, а затем – что ланостерол снижает скорость образования белковых агрегатов, отвечающих за формирование катаракты, хотя ряд офтальмологов оспаривают возможность терапевтического применения ланостерола для лечения катаракты.