gh ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКАЯ ЖИЗНЬ В XXI ВЕКЕ

Белки состоят из 20 природных аминокислот. А что, если заменить в белковой молекуле часть аминокислот их синтетическими аналогами, то есть искусственно измененными? Трудно себе представить последствия такого рода экспериментов. Ведь успех этих исследований сделает возможным синтез новых белков и ферментов с доселе невиданными свойствами. И, действительно, данные, полученные в последние 5 лет, показали, что активность, стабильность, спектральные характеристики белков, синтезированных методами генетической инженерии из элементоорганических аминокислот, существенно отличаются от соответствующих свойств их природных аналогов. Поэтому можно предположить, что изменение состава белка в живой клетке может привести к созданию бесчисленного множества новых микро-, а в перспективе и макро-, организмов.

Возможно ли это? Будет ли жизнеспособна клетка с неприродными белками? На кафедре химической энзимологии Химического факультета МГУ группа сотрудников под руководством заведующего кафедрой профессора С.Д.Варфоломеева взялась за разработку этой малоизученной, но интригующей области биохимии. Исследования проводятся в рамках проекта "Биокаталитические технологии" Государственной научно-технической программы "Новейшие методы биоинженерии".

Включение элементоорганической аминокислоты из культуральной среды в клеточный белок возможно только лишь в случаях, когда структурные отличия природной кислоты и её аналога минимальны: то есть ферменты, участвующие в синтезе белковой молекулы не должны "чувствовать разницы" между ними. А это практически достижимо только в случае, если атомы водорода заменены фтором или, в некоторых случаях, - метильной группой. Но и это не всегда удается, поскольку вандерваальсовый радиус фтора больше, чем у водорода, связь С-Н короче, чем C-F, а , значит, электронные и стерические свойства молекулы при замещении меняются. Зато этот метод позволяет быстро и легко измерять изменение свойств белка при встраивании в его молекулу синтетических аминокислот. И первые же результаты, полученные исследователями, оказались многообещающими: дрожжи, у которых природная аминокислота фенилаланин на 40 % замещена на фторфенилаланин - её синтетический аналог, продолжали расти и нормально функционировать. Правда, скорость роста клеток при высоком содержании (около 1 мг/мл) фторфенилаланина в культуральной среде несколько снижалась.

Предложенный способ модификации авторы назвали специфическим аминокислотным мультимутагенезом. Очевидно, что такой путь получения новых белков в живых организмах открывает новую страницу в клеточной биологии. Поскольку замена природной аминокислоты на её аналог не повлияла на физиологию роста дрожжей, создание живых систем, состоящих из белков, природные аминокислоты которых частично или полностью замещены на элементоорганические аналоги, возможно уже в недалеком будущем. Нет сомнения, что очень скоро ученые получат такие "синтетические" организмы, обладающие уникальными свойствами. Какими свойствами? Этого пока не знает никто.

***