Будущее за искусственным белком?
Как известно каждому, кто учился в школе, жизнь на нашей планете белковая. То есть именно белок представляет собой ту основу, на которой свершалась вся эволюция. Можно сказать, что жизнь на Земле зародилась в тот момент, когда под действием уникального сочетания факторов в так называемом «Первичном бульоне» собралась в цепочку первая белковая молекула.
С тех пор и до нынешнего дня все, что нас окружает живого, строилось из естественных, так сказать, белков. И до сих пор ассортимента этих белков худо-бедно хватало для всего: и чтобы просто жить, и чтобы развиваться. Зачем же ведутся работы по синтезу новых белков? Чего ждут от них ученые, чем они могут быть полезны для всех остальных?
С химической точки зрения белок — полипептид, состоящий из пептидных оснований, выполняющий определенную биологическую функцию. Не все полипептидные цепочки являются белками, кстати.
Давайте вспомним кратко о главных функциях белка в организме.
- Строительная: из белка строятся мышцы, связки и остальные ткани организма. Коллаген и кератин — примеры строительных белков.
- Структурная: все клеточные органеллы, от мембраны до ядра и его оболочки, имеют в своем составе белки.
- Каталитическая: все ферменты, от которых зависят все обменные процессы в организме, а также некоторые виды РНК обладают каталитической активностью. Без них метаболизм невозможен.
- Защитная: все антитела, защищающие организм, являются белками.
- Трансформация энергии: в мышцах именно белковые комплексы делают возможным преобразование энергии химических связей в механическую. А в сетчатке глаза белки отвечают за трансформацию световой энергии в электрическую. Из 20 аминокислот 11 расщепляются с выделением энергии, которая затем используется на нужды организма.
- Транспортная: кислород и углекислый газ переносятся молекулами белка гемоглобина, железо транспортирует белок трансферрин.
- Питательная: с белками пищи организм получает необходимые ему аминокислоты.
И для какой же из функций могут потребоваться новые белки, которых никогда прежде не было в природе?
Например, для создания продуктов, не содержащих природных белков, которые у некоторых людей вызывают патологические реакции в организме. Это может быть важным для тех, кто страдает непереносимостью лактазы. Не растительное молоко, а просто искусственное. Или мясо, для получения которого не требуется лишать жизни никаких животных.
Синтетические белки теоретически смогут более эффективно (или просто иначе) влиять на скорость протекания обменных процессов в организме.
В медицине искусственные белки могут использоваться для создания новых лекарств и вакцин, более специфичного и направленного действия, а также для выявления нарушений нормальной деятельности живых клеток. «Умные» белки, по мнению разработчиков, смогут находить и исправлять различные «поломки» и сбои в работе клеток, лечить последствия травм и заболеваний, заживлять раны, подавлять воспаление и уменьшать боль. Ученые надеются, что именно в этом направлении, вероятно, следует двигаться, чтобы найти, наконец, лекарство от рака и аутоиммунных заболеваний.
В промышленности новые аминокислоты могут существенно улучшать показатели эффективности многих процессов. Например, применение в производстве моющих средств новых, искусственно созданных аминокислот, позволило получить вещества, значительно быстрее и лучше расщепляющие жиры, и лучше очищающие поверхности. А создание термостойких искусственных белков может позволить использование высоких температур при стирке или очистке, чего имеющиеся на сегодняшний день средства не позволяют. Вспомните: на всех моющих средствах с энзимами (а это как раз те самые белки-расщепители загрязнений и жира) указана максимально допустимая температура стирки. И она не высока.
Это только малая часть тех проблем, которые в будущем могут быть решены с применением искусственных белков, и тех, которые с их помощью решаются уже сейчас.
Стоит начать привыкать к мысли о синтетической органике сегодня, чтобы не бояться новых технологий и научных открытий завтра.