Было расшифровано строение лизоцима, белка вируса табачной мозаики, белков — катализаторов дыхательной цепи — цитохромов, различных гормонов и т.д. Сейчас издаются специальные атласы, в которых приводятся формулы всех расшифрованных белков, и число последних уже определяется сотнями. Стало очевидно, что последовательность аминокислот определяет физические, физико-химические и биологические свойства* белков. Насколько она важна для проявления последних, стало ясно после того, как загадка одной неизлечимой болезни — серповидной анемии — была решена не врачом а специалистом по химии белка, американским ученым Л.Полингом.
Серповидная анемия была известна уже давно. Это наследственная болезнь, приводящая к смерти. Серповидной она называется потому, что эритроциты крови человека, пораженного болезнью, принимали форму серпа, теряя при этом способность переносить кислород. Оказалось, что в гемоглобине больных людей по сравнению с нормальным гемоглобином (НЬА) одна аминокислота заменена другой, т.е. глутаминовая кислота— валином. Л.Полинг доказал, что лишь в одном месте в последовательность аминокислот в полипептидной цепи белка вкралась «опечатка».
Этого было достаточно чтобы гемоглобин потерял свои важные биологические свойства; Сейчас обнаружен ряд таких аномальных гемоглобинов — причин серьезных наследственных заболеваний крови. Знание таких последовательностей, в первую очередь для белков, выполняющих сложные биологические функции в организме, очень важно.
Крупным достижением в изучении первичной структуры биологически важных белков стало определение полной аминокислотной последовательности цитоплазматической аппартат-аминотрансферазы из сердечной мышцы свиньи. Этот фермент осуществляет одну из реакций переаминирования, о которых говорилось выше. Работа выполнена в Советском Союзе группой ученых под руководством Ю. А. Овчинникова в сотрудничестве с группой ученых под руководством А. Е. Браунштейна. Ими был использован весь арсенал современных средств определения последовательности аминокислот, в том числе оригинальный прибор — секвенатор АП-10, а также разработанный в Институте биоорганической химии им. М. М. Шемякина масс-спектрометрический метод анализа коротких пептидов. Фермент содержал две одинаковые полипептидные цепи, состоящие из 412 аминокислотных остатков. Сейчас в институте ведется работа по расшифровке строения некоторых интересных белков. Уже выяснено строение леггемо-глобинов — белков клубеньковых бактерий, участвующих в биологической фиксации азота, белка вируса ядерного полиэдроза, ряда растительных белков, гормонов, нейротоксинов и т.п.
Успехи в изучении строения индивидуальных белков, установление их химических формул позволили перейти к синтезу некоторых из них. Первые попытки были предприняты еще более 100 лет назад. Задолго до того, как были поняты значение индивидуальных свойств белков и роль в воссоздании этой индивидуальности определенной последовательности аминокислотных остатков, процесс синтеза пытались представить как реакцию, обратную разложению под действием ферментов. С таких позиций к синтезу белка пытался подойти русский биохимик А. Я. Данилевский еще в 1878 г. Но решить эту проблему можно было, лишь вооружившись методами последовательного наращивания полипептидной цепи.
В 1902 г. Э.Фишер получил первый дипептид — глицил-глицин. Им было создано множество разнообразных остроумных методов связывания аминокислот в цепочки. Однако максимумом того, чего он добился, был синтез полипептида из 18 аминокислотных остатков: лей-гли-гли-гли-лей-гли-гли-гли-лей-гли-гли-гли-гли-гли-гли-гли-гли-гли. От этого пептида до истинного белка было еще очень далеко.
|