Трудно ли е да се синтезира протеин
Трудно ли е да се синтезира протеин?
Сред математиците има шега: „Работата в областта на теорията на числата трябва да се присъжда не с академични степени, а със званието майстор на спорта“. Това подсказва, че теорията на числата е просто вид пъзел, почти безполезен в приложенията. Вероятно това все още не е напълно вярно; Пуснах тази шега, разбира се, не за да обидя малкото си читатели на теорията на числата.
Това предполага аналогия от историята на протеиновата химия. В продължение на десетилетия се смяташе, че химическият синтез на протеини ще означава огромна стъпка към разбирането на тайните на природата, откриването на нови безпрецедентни възможности за контролиране на нейните сили, фантастични перспективи за медицината, селското стопанство и много индустрии. Нещо повече, осъществяването на такъв синтез изглеждаше като безпрецедентен триумф на човешкия ум, дръзко предизвикателство към Природата — или, ако искате, Бог.
През 50-те години е установена структурата на няколко биологично активни пептида и след това е извършен техният синтез. Тогава беше възможно да се определи аминокиселинната последователност на редица протеини; стана ясно, че протеиновият синтез е въпрос на време и то не много дълго. В началото на шейсетте вече ясно се усеща елемент на спортно вълнение. Спомням си един разговор между двама химици, на който бях свидетел тогава:
- Ти чу? Японците вече знаят как да синтезират протеин!
- Невероятен! Как са го направили?
- Управлявана. С помощта на микроорганизми.
- Ах Защо само японците? Знаем и как – с помощта на крава.
Но накрая се синтезира първият протеин. След инсулина се появява синтетична рибонуклеаза, още няколко протеина. И някак изведнъж, след планирана експлозия на еуфория, в известен смисъл идваотрезвяващ. Извинете, защо синтезираме същите тези протеини? Какво постигнахме? Показахте ли, че синтетичните протеини имат същата биологична активност като естествените? И как да не е, ако имат еднаква структура? Напълно безсмислено е да се говори за получаване на протеини по синтетичен път за някакви практически цели. Цената на онези незначителни количества синтетичен протеин, които са получени в резултат на дългогодишната работа на най-изкусните химици, не може да се сравни с цената на нито един най-ценен диамант, ако се брои по тегло. И в същото време е ясно, че не е възможно значително да се опрости процедурата на синтез.
Тоест, буквално не се чуха такива изказвания, но интересът към проблема с химическия протеинов синтез започна да избледнява някак от само себе си и в продължение на много години сякаш никой не работи в тази област. От гледна точка на днешния ден производството на синтетичен протеин изглежда за мнозина наистина нещо като спортно постижение - значително постижение, придружено от напрегната борба до последните метри на финалната линия, но което не остави фундаментална следа в съвременната биологична наука.
В този случай, както във вица за теорията на числата, има известна инфлексия; нека поне да отбележим очевидното обстоятелство, че усилията, насочени към протеиновия синтез, значително напреднаха в самите методи на протеиновата химия, които сега играят толкова важна роля в биологичните изследвания. Но несъмнено от това се очакваше много повече, тъй като тогава се смяташе за епохално постижение.
Междувременно необходимостта от получаване на различни протеини непрекъснато нараства. Вземете поне същия инсулин. По причини, които все още не са напълно изяснени, диабетът става все по-често срещано заболяване; по брой смъртни случаи сега е на трето мястомясто след сърдечно-съдовите заболявания и рака. Както споменахме, единствената надежда за пациентите с диабет е инсулинът, а единственият реално достъпен източник за него е панкреасът на домашни животни, добит от кланици. Изчислението показва, че ако се запазят сегашните тенденции в разпространението на диабета, нарастването на населението и развитието на животновъдството, до началото на следващия век просто няма да има достатъчно материал за производство на инсулин по този начин в количества, които биха могли да задоволят нуждите на всички пациенти.
И освен това инсулинът, да речем, на прасе или крава е малко по-различен по аминокиселинна последователност от човешкия инсулин; за да се получи същият ефект (понижаване на кръвната захар), те са необходими в по-големи количества от човешкия инсулин. А при някои пациенти, особено при деца, инсулинът от домашни животни предизвиква опасни алергични явления. С една дума, спешно е необходим чист човешки инсулин в големи количества.
И тук отново лидер се оказва инсулинът, "първият протеин" - този път първият протеин, чието индустриално производство е започнато с методите на генното инженерство. Eli Lilly пусна първата партида "генно модифициран" човешки инсулин през 1982 г.; преди това лекарството е преминало успешно всички тестове и е одобрено за употреба.