Цивилизация
Все живые организмы состоят по большей части из белков, которые строятся по чертежам, записанным в нашем геноме. Буквально пару дней назад, как писала «Газета.Ru», в журнале Nature опубликована карта всех белков тела человека.
Но молекула белка — это не просто цепочка аминокислот. Эта цепочка причудливым образом изогнута, свернута в сложную трехмерную конструкцию.
Многие белки состоят из нескольких частей — субъединиц, и только в таком конгломерате они могут выполнять свою функцию. Увидеть пространственное строение молекулы белка можно при помощи рентгена, а для этого надо его сначала кристаллизовать. В основе рентгеноструктурного анализа лежит явление дифракции рентгеновских лучей на трехмерной кристаллической решетке.
О том, как ученые научились видеть макромолекулы, какую информацию извлекать из их строения и какие практические результаты это может принести, в своей лекции на международной конференции ФизтехБИО рассказал немецкий биохимик, нобелевский лауреат Роберт Хубер. Он получил Нобелевскую премию по химии в 1988 году вместе с Хартмутом Михелем и Иоганном Дайзенхофером за исследование кристаллической структуры мембранного белка, участвующего в фотосинтезе пурпурной бактерии, точнее — его реакционного центра.
По словам ученого, революция в кристаллографии породила революцию в биологии, она дала возможность понимания биологических процессов на атомарном уровне.
— Сегодня на переднем крае биологии находятся исследования генома, вы же занимаетесь структурными исследованиями белков. Что дает нам больше информации для понимания жизни?
— Эти вещи дополняют друг друга. Для расшифровки первичной структуры молекулы белка нам нужно секвенировать ДНК. Но геном не дает там никакой информации о трехмерном строении молекулы, ее надо изучать другими методами.
— Исследование трехмерного строения молекулы белка говорит нам о том, как белок работает?
— Да, конечно (закрывает глаза руками). Вы можете со мной говорить, но я вас не вижу, и я не знаю, кто вы (открывает глаза). А так я вас вижу.
— Когда мы видим, мы лучше понимаем?
— Не только лучше, но это единственный способ понять. Человек не может понять мир вокруг него, не видя его.
— Назовите, пожалуйста, самые яркие примеры расшифровки молекул белка, которые, например, привели к открытию новых лекарств.
— Например, расшифровка пространственной структуры молекулы тромбина привела к пониманию того, как действуют ингибиторы тромбина, и к созданию лекарств-антикоагулянтов. Расшифровка молекулы протеосомы (это очень крупная молекула фермента протеазы, расщепляющая ненужные белки. — «Газета.Ru») позволила использовать ее как лекарственную мишень в стратегии борьбы с раком.
А иммунопротеасома может быть мишенью для лечения аутоиммунных заболеваний. Мы разработали также новые терапевтические антитела.
Как рассказал Роберт Хубер, его команда расшифровывает белки для фармакологов, которые используют эту информацию в «драг-дизайне», создании лекарственной молекулы.
Зная пространственную структуры активного центра белка, они могут подобрать молекулы, входящие в этот центр «как ключ в замочную скважину».
Такие молекулы могут «выключить» белок. Этим же методом можно исследовать трехмерную картинку взаимодействия белка-рецептора с веществами, которые с ним связываются, лигандами, чтобы потом усилить или ослабить это взаимодействие. В общем, для фармацевтических компаний, разрабатывающих новые лекарственные средства, кристаллография белков — золотая жила.
— Какие молекулы стоят на очереди, чтобы быть расшифрованными в ближайшем будущем?
— Мы стараемся получить информацию о структуре всех молекул, которые участвуют в физиологических процессах, и, конечно, в первую очередь тех, которые играют ключевую роль в развитии заболеваний.
— А когда-нибудь мы будем знать строение всех белков в теле человека?
— Да, конечно, и очень скоро.