В честь родного города

Те, кто имел удовольствие посмотреть остроумный чехословацкий фильм 60-х годов "Конец агента", наверняка помнят, что действие начинается с титров: "В одном неназванном городе...", после чего на зрителя наплывает панорама Градчанского холма с собором святого Вита на первом плане, так что любому дошкольнику в ЧССР становится ясно, что имеется в виду Прага. Аналогичным образом первая из пептидных историй, которую мы собираемся рассказать, должна была бы начинаться с вида на Домский собор, ибо эта история произошла в Риге. Впрочем, началась она в городе Бостоне, штат Массачусетс, США, и с ее началом мы уже знакомы, поскольку об открытии иммунопептида, называемого тафтсином, говорилось, хоть и вскользь, в предыдущих главах.

Итак, в 1970 году американский исследователь В. Наджар обратил внимание на то, что после обработки белка под названием иммуноглобулин G трипсином - ферментом, расщепляющим пептидную связь, следующую в цепи за остатками аргинина или лизина (однобуквенное обозначение R или К), - образуется несколько типов коротких "обломков" иммуноглобулина G, причем некоторые из них обладают, хоть и не в полной мере, биологическими свойствами полной молекулы иммуноглобулина G. Наиболее ярко выражена была способность таких фрагментов активировать процесс пожирания бактерий лейкоцитами - фагоцитоз.

В. Наджар попытался выяснить аминокислотные последовательности "обломков", но удалось ему это только в отношении одного из них: так был открыт тетрапептид TKPR, названный тафтсином, поскольку открытие произошло в стенах Тафтского университета в Бостоне.

Впоследствии тафтсин обнаружил еще много полезных качеств как потенциальный препарат-иммунорегулятор, но нас сейчас интересует другое обстоятельство: маленький фрагмент большого белка (в цепи иммуноглобулина G - несколько сотен аминокислотных остатков), как оказалось, может, хотя и не во всем, служить заместителем своего предшественника. Иными словами, вполне возможно, что тафтсин - это своеобразный "активный центр" иммуноглобулина G, носитель сигнатуры, отвечающий за активацию лейкоцитов. Более того, учитывая непрерывно происходящий в организме процесс распада белков под воздействием пептидаз, позволительно предположить, что биологическим действием обладает, собственно, не иммуноглобулин G, а его фрагмент (или фрагменты), "вырезаемые" ферментами непосредственно на месте действия - в крови.

Подобные соображения возникли сразу у нескольких групп исследователей, но далеко не все сделали из них практические выводы; еще меньше было таких, которые решили проверить свои выводы на практике. К числу этих последних принадлежали и Г. Чипенс со своей сотрудницей Н. Веретенниковой: здесь-то и начинает вырисовываться на горизонте силуэт Домского собора.

Рижские исследователи рассуждали примерно следующим образом: один из типов "обломков" иммуноглобулина G, тафтсин, как показал В. Наджар, есть фрагмент аминокислотной последовательности белка. Но ведь тот же Наджар наблюдал сходные биологические свойства и у других "обломков", только не сумел расшифровать их аминокислотные последовательности. К тому же спектр биологической активности тафтсина не полностью совпадает с теми эффектами, которые оказывает на иммунную систему организма присутствие иммуноглобулина G. Все это наводит на мысль, что, помимо тафтсина, в молекуле иммуноглобулина G могут быть и другие "активные центры" - фрагменты, образующиеся при распаде молекулы под действием трипсина. Но какие бы это могли быть фрагменты?

Прежде всего в пептидной цепи иммуноглобулина G перед кандидатом в "активные центры" должны стоять аминокислоты R или К, и этими же аминокислотами его Е последовательность должна завершаться - иначе трипсин не найдет в цепи необходимой "метки" и не сможет "вырезать" именно этот фрагмент. Бессильным окажется фермент и в том случае, если подходящий фрагмент будет "упакован" внутри глобулы - плотного комка, образованного молекулой иммуноглобулина G. Следовательно, "активный центр" должен быть расположен в таком месте пептидной цепи, которое было бы доступно для фермента. И наконец, поскольку сигнатура "активации рецепторов" тесно связана, по теории Г. Чипенса, с наличием дипептидов типа RP или КР (или наоборот: PR и РК), в искомом фрагменте, по мысли рижан, обязательно должны были присутствовать подобные сочетания аминокислот.

Поскольку не только аминокислотная последовательность, но и пространственная структура молекулы иммуноглобулина G были к тому времени (1979-1980 годы) уже известны, оставалось лишь проверить, какие из фрагментов этого белка удовлетворяют сформулированным выше требованиям. Н. Веретенникова провела такую проверку и убедилась, что на роль "активных центров" могут претендовать лишь два тетрапептидных фрагмента: пептид TKPR, занимающий в последовательности белка положения с 289-го до 292-го, и пептид GQPR, соответствующий аминокислотам, стоящим на местах с 341-го по 344-е. Первый из них - открытый В. Наджаром тафтсин, а второй - второй Г. Чипенс и И. Веретенникова назвали ригином, в честь столицы Латвийской ССР Риги.

Иммунитет

(Отсюда следует, между прочим, что ученым также не чужды эмоции и, в частности, локальный патриотизм, который находит выход даже в наименованиях химических соединений. Ведь ни В. Наджар, ни рижские драг-дизайнеры не назвали открытые ими пептиды, например, иммунолинами, фагоцитинами или как-нибудь вроде того, наподобие классических названий типа "ангиотензин" или "вазопрессин", где все подчинено рациональной цели - в данном случае пояснению производимого веществом биологического эффекта. Видимо, где-то на самом дне научной мысли (если, по уверениям журналистов, научной мысли свойственна глубина, то должно быть и дно) все-таки таится та самая романтика, во имя которой молодой и влюбленный герой повести А. Конан Дойла "Затерянный мир" стойко сносил непонимание коллег по экспедиции. Страстно желая покорить свою возлюбленную, он отправился с ними на отрезанное от остального мира горное плато и первым увидел озеро в его центре, после чего произошел следующий диалог:

" - ...Пусть наш юный друг даст название озеру, - поддержал его Челленджер.

- В таком случае, - сказал я и сам почувствовал, что краснею, - пусть оно зовется озером Глэдис.

- А вам не кажется, что "Центральное" даст более ясное понятие о его местонахождении? - спросил Саммерли.

- Нет, пусть будет озеро Глэдис.

Челленджер бросил на меня сочувственный взгляд и с шутливой укоризной покачал головой.

- Ах, молодость, молодость! - сказал он. - Ну что ж, Глэдис так Глэдис!")

Надо сказать, что предсказания возможных биологически активных пептидов "на кончике пера" случаются не каждый день даже сейчас, по прошествии пяти лет после описываемых событий. И уж совсем не каждый день случается, что предсказания оправдываются: а именно это и произошло с ригином. После того как этот пептид был синтезирован и подвергнут биологическому тестированию, выяснилось, что ожидания исследователей сбылись почти полностью. Новый пептид, подобно тафтсину, также стимулировал пожирание лейкоцитами бактерий (хоть, по-видимому, иным способом, чем тафтсин) и проявлял другие биологические свойства, сходные со свойствами тафтсина и иммуноглобулина G, как и предполагалось заранее.

Но ликовать было еще рано: сходство функций влекло за собой возможность сходства конформаций обеих молекул, а в этом отношении надежды казались не слишком обоснованными. Дело в том, что проведенные чуть ранее конформационные расчеты тафтсина убеждали, что в формировании его пространственных структур особую роль играет взаимодействие аминокислотного остатка лизина (К) с концевой карбоксильной группой молекулы. А ведь в составе ригина - GQPR - аминокислоты К нет вовсе... И все же удача сопутствовала рижанам и на этот раз: теоретический конформационный анализ ригина показал, что, несмотря на отсутствие лизина, пространственное строение пептидного остова молекул тафтсина и ригина во многом близко друг другу.

На этой высокой ноте рассказ об исследовании, постоянным фоном которого служил Домский собор, можно было бы и завершить: теория была подтверждена экспериментом, и направленный поиск пептидного соединения с желаемой биологической активностью успешно осуществился. Результаты, свидетельствующие о возможном участии ригина в процессах иммунорегуляции, были получены и в других, зарубежных лабораториях, так что работа Г. Чипенса и Н. Веретенниковой снискала международное признание; кроме того, как уже говорилось, иммунорегуляторы чрезвычайно нужны медицине, и любой шаг вперед в этом направлении горячо приветствуется... И все-таки, по нашему мнению, наиболее интересна не сама по себе история появления ригина в круге биологически активных пептидов, а некоторые ее следствия, важные для проблем пептидного драг-дизайна вообще.

Во-первых, идея о существовании в составе молекулы иммуноглобулина G нескольких "активных центров" оправдалась и вызвала к жизни новую: о наличии подобных фрагментов-иммунорегуляторов в составе молекул других белков-иммуноглобулинов; поиск таких фрагментов идет в настоящее время полным ходом. Далее оказалось, что согласно конформационным расчетам тафтсина и ригина взаимодействия функциональных групп аминокислот так называемого "общего фрагмента" определяют собой кон-формацию пептидов, а значит, и сигнатуру, отвечающую за комплексообразование с рецепторами, а не только сигнатуру активации рецепторов, как следовало бы из "линейной" теории.

И наконец, полученные результаты подразумевают, что ригин - это природный биорегулятор, получаемый в организме при расщеплении иммуноглобулина ферментами; но никому еще не удалось показать, что ригин действительно присутствует в крови, - это дело будущего. Так что успокаиваться на достигнутом рановато: как и положено, вопросов возникает куда больше в конце исследования, чем в начале.