Читать книгу "Почему сердце находится слева, а стрелки часов движутся вправо. Тайны асимметричности мира - Крис Макманус"

что кодируются генетическим кодом, а также D-аминокислоты, такие как D-аланин, D-аспарагиновая кислота, D-глутаминовая кислота и D-фенилаланин. Преимущество, вероятно, состоит в том, что обычные протеазы, ферменты, переваривающие белки других организмов, не могут переваривать необычные аминокислоты в белках клеточной стенки, и поэтому бактерии защищены от нападения. Проблема такого эффективного защитного механизма в том, что он неизбежно начинает гонку вооружений. Как бактерии с почти неусваиваемыми клеточными стенками заражают другие микроорганизмы, так и сами эти микроорганизмы выработали новый защитный механизм, производящий химические вещества, которые могут ингибировать рост бактерий. Наиболее известное из них было обнаружено сэром Александром Флемингом в 1928 году, когда он заметил, что на чашке для культивирования вокруг пятна плесени не было бактерий. Плесень продуцировала пенициллин, который обладал необычным свойством блокировать рост бактериальной клеточной стенки – другими словами, он препятствовал эффективной защите D-аминокислот в клеточной стенке[188].

Для простых организмов, таких как бактерии (прокариоты), нормально производить белки, содержащие D-аминокислоты, обычно для специальных оборонительных целей, но что насчет многоклеточных организмов (эукариот), к которым относятся растения, животные и, конечно же, мы сами? В этом отношении сложилось четкое суждение. В 1965 году в своей авторитетной книге по аминокислотам Альтон Мейстер писал: «В настоящее время нет никаких убедительных доказательств наличия D-аминокислот в белках растений и животных». Вполне возможно, что все бы так и считали, если бы не работы Витторио Эрспамера, который в 1962 году обнаружил в коже южноамериканской лягушки пептид под названием физалемин, оказавшийся мощным стимулятором гладкой мускулатуры. Хотя это первое открытие стало чистой случайностью, в последующие три десятилетия были предприняты усилия по анализу кожи амфибий со всего мира на наличие биологически активных пептидов. Для Эрспамера эта работа была не только любимым делом, но и способом покрыть боль утраты. В кратких биографических подробностях, так редко встречающихся в научных работах, Эрспамер пишет, что труд всей его жизни «дал результаты, намного превосходящие самые смелые ожидания. Это был долгий поиск, в котором незаметно пролетали месяцы и годы, и он стал единственным утешением в страшный момент, когда я трагически лишился своей восемнадцатилетней дочери Марии Луизы, сердца моего сердца»[189].

Работа Эрспамера подтолкнула многих ученых к исследованию обнаруженных им странных, загадочных и увлекательных пептидов. В 1990-х работу подстегнули два обстоятельных обзорных труда фармаколога Лоренса Лазаруса, оба с шекспировскими названиями, превозносивших жаб и лягушек и восхвалявших их место в истории культуры, народной медицине, языке и литературе и, конечно, в фармакологии. Из одного из этих трудов взято и название этой главы, цитата из «Как вам это понравится» (акт II, сцена 1):

Мы счастье и в несчастье обретаем,

Как драгоценный камень в голове

У жабы, ядовитой и поганой.

Вдали от света внятны стали нам

И лепет лип, и речи ручейков,

И говор гор, и смысл существованья[190].

Лазарус нашел свой драгоценный камень не в голове жабы, а в ее коже. А Витторио Эрспамер в своем несчастье нашел язык, на котором фармакология говорит в земноводных, живущих на деревьях, а лекарственную книгу – в лягушках и жабах, обитающих в ручьях и под камнями. Сегодня новые биологически активные пептиды, найденные в коже земноводных, исчисляются трехзначными числами, и конца им не видно. Но нас здесь интересует лишь одна группа веществ, дерморфины и дельторфины, в совокупности известные как опиоидные пептиды[191].

Слова Мейстера, в 1965 году утверждавшего, что D-аминокислоты не встречаются в белках растений и животных, были окончательно опровергнуты в 1981 году, когда сначала был открыт дерморфин, а затем еще несколько веществ, содержащих D-аминокислоты. И дерморфины, и дельтрофины содержат семь аминокислот, и в обоих случаях на второй позиции встречается или D-аланин, или D-метионин. По-видимому, наличие D-аминокислот критически важно, поскольку с заменой их на эквивалентную L-аминокислоту пептид становится совершенно не активен. D-аминокислота создает острый выступ в пептидной цепи, что позволяет сформировать ключ, подходящий ко многим биологическим замкам[192].

Дерморфины и дельторфины относят к опиоидным пептидам, потому что они оказывают на мозг такое же действие, как естественные опиаты, например морфин и героин. Фактически, в пересчете на массу, дерморфин в тысячу раз сильнее морфина и в десятки тысяч раз сильнее нейротрансмиттера энкефалина, участвующего в передаче болевых ощущений. Из дерморфинов и дельторфинов вполне можно создать заменяющие морфин сильные болеутоляющие, при этом не вызывающие привыкания и побочных эффектов – вялости и застоя пищеварительной системы. Конечно, злоупотребления возможны и с синтетическими лекарствами – достаточно заменить маковый сок простым пептидом. Действительно, к счастью или к несчастью, уже известно, что в коже жаб содержатся психоактивные вещества, и наркоманы в Австралии лижут высушенную кожу Bufo marinus, а в Америке курят высушенную кожу Bufo alvarius (журнал Newsweek назвал ее «дедушкиным галлюциногеном, столь сильным, что ЛСД в сравнении с ним – все равно что стакан молока»). Но едва ли в этом есть что-то новое. Во время традиционных шаманских обрядов индейцы матсес, живущие в верховьях Амазонки, вызывали у себя галлюцинации, посыпая раны на коже высушенным секретом жабы Phyllomedusa bicolo [193].

До сих пор белки, содержащие D-аминокислоты, у позвоночных встречались только в коже земноводных, но нет сомнений, что это не исключение. Помимо позвоночных D-аминокислоты обнаруживаются у многих других животных. Например, медлительные и красивые моллюски из семейства конус – это сложно устроенные машины смерти, привлекающие быстро плавающих рыб своими аппетитными на вид носиками. Внутри носика прячется одноразовый гарпунообразный зуб, который выстреливается и впрыскивает в жертву смесь ядов, вызывающих мгновенный паралич и судороги. После этого конус наползает на добычу и съедает ее. В состав сильнодействующего яда входит пептид контрифан, состоящий из девяти аминокислот, в середине цепочки которых находится D-триптофан, аминокислота, отличающаяся от входящей в дерморфины и дельторфины и расположенная иначе. Можно предположить, что белки, в состав которых входят D-аминокислоты, более разнообразны, чем считалось прежде. Последний пример D-аминокислотного белка обнаружен у австралийского воронкового водяного паука Agelenopsis aperta, также парализующего жертву с помощью яда. На одном конце этого белка расположен D-серин, придающий ему форму длинного тонкого щупа, блокирующего кальциевые каналы мозга, что ведет к остановке передачи сигналов между нейронами. Самое поразительное, что в случае этого яда впервые удалось выяснить происхождение D-аминокислоты. Фермент изомераза берет обыкновенный L-серин из белковой цепочки и прямо на месте превращает его в D-серин. Фермент этот обладает замечательным сходством с обычным расщепляющим белки ферментом трипсином, демонстрируя, как эволюция, как всегда, использует доступные ресурсы, не прибегая к изобретению новой технологии. Это также предполагает, что D-аминокислоты могут содержаться во многих белках животного происхождения[194].