Головоногие: умные и стремительные

В нервной ткани кальмаров, особенно в оптических ганглиях мозга, в большом количестве содержатся высокоактивные ферменты из группы холинэстераз. Среди них — ацетилхолинэстераза, играющая важнейшую роль в процессе нервно-мышечной передачи: она разлагает опосредующий передачу химический медиатор ацетилхолин и тем освобождает путь новому импульсу. Чем быстрее следуют нервные импульсы, тем больше нужно ацетилхолинэстеразы и тем выше должна быть ее активность. Оптический ганглий — место первичной обработки зрительной информации, а кальмары движутся быстро, и зрение — главный их орган чувств; вот почему концентрация и активность холинэстераз в оптических ганглиях, перерабатывающих большое количество информации в кратчайшие сроки, достигают рекордных в животном мире величин.Интерес биологов и химиков к холинэстеразам связан, в частности, с тем, что некоторые фосфорорганические вещества, ингибирующие (подавляющие) холинэстеразу и, следовательно, блокирующие нервно-мышечную передачу, принадлежат к числу наиболее эффективных средств борьбы с вредителями сельского хозяйства. Одно из них, правда, используется не для борьбы с вредителями, а в биологических исследованиях и клинической практике: это диизопропилфторфосфат (ДФФ), блокирующий активность ацетилхолинэстеразы. У некоторых кальмаров, кроме ацетилхолинэстеразы, имеется и эстераза, не чувствительная к ДФФ; есть у кальмаров и прямое противоядие к ДФФ: из гигантских аксонов звездчатого нервного ганглия кальмаров, расположенного на внутренней стенке мантии, в ее передней части, и управляющего работой мантийной мускулатуры, выделен гидроли-зующий (разлагающий) ДФФ фермент — так называемая ДФФаза кальмарьего типа. Этот фермент был получен в 1966 г., но его свойства еще слабо изучены; в частности, непонятно, какую физиологическую роль он играет в организме кальмара — ведь в природе кальмары с ДФФ не сталкиваются.В начале 1980-х годов американские исследователи Ф. Хоскин и А. Руш — одни из первооткрывателей кальмарьей ДФФазы — сумели иммобилизовать этот фермент, «посадив» его на агарозу, полисахарид, получаемый из красных морских водорослей и используемый в биохимии и микробиологии для разделения сложных смесей веществ. Иммобилизованный фермент стабилен, и с ним удобно работать. Хоскин и Руш установили, что ДФФаза кальмарьего типа гидролизует не только ДФФ, но и близкое по химическому составу соединение: триметилпропилфторфосфат, или пинаколиновый эфир фторангидрида метилфосфоновой кислоты. Вещество с таким неудобовыговариваемым названием есть не что иное, как знаменитый зоман, одно из сильнейших отравляющих веществ нервно-паралитического действия, необратимо блокирующее ацетилхолинэстеразу. Зоман, как и другое, но менее активное отравляющее вещество того же ряда — зарин, был синтезирован в Германии в 1930-х годах специально для газовых атак. Хоскин и Руш показали, что хотя ДФФаза медленнее всего гидролизует как раз наиболее смертоносный из четырех стерео-изомеров зомана, но и при этом пропускание зомана через 15-сантиметровую колонку агарозы с ДФФазой разлагает этот токсин на 95%.Конечно, трудно рассчитывать, что из нервной ткани кальмаров удастся получить достаточно много антизомана. Но если удастся выделить ген, ответственный за синтез ДФФазы в нервной ткани, и методами генной инженерии встроить его в геном какого-нибудь быстро размножающегося микроорганизма, как это делают с генами интерферона и инсулина, можно будет наладить массовое производство ДФФазы.

КАЛЬМАРЫ — ДЛЯ ФАРМАКОЛОГИИ

Природа. 1983. №3. С. 113.