От оргазма до бессмертия. Записки драг-дизайнера

Еще одним несомненным достоинством природных биорегуляторов является то, что для нормальной работы организма их требуется совсем немного — в смысле количества вещества, а не разнообразия. В таблетке аспирина — полграмма препарата, разовая доза антибиотиков — тысячные доли грамма. А типичные дозы естественных биорегуляторов — миллионные доли грамма на килограмм веса организма, а то и меньше. Иными словами, небольшая пробирка такого вещества в принципе способна удовлетворить месячную потребность города средних размеров. Уместно, однако, следующее возражение: да, когда биохимическая система находится в норме, физиологические концентрации биорегуляторов в месте их действия весьма малы — но именно в месте их действия. Если же использовать природные регулирующие агенты в качестве лекарств, придется каким-то образом вводить их в организм извне. При этом часть вещества не дойдет до места назначения, а распадется в процессе доставки, как происходит со всеми лекарствами. Не уничтожит ли это обстоятельство преимущества, обусловленные малостью физиологических концентраций природных биорегуляторов?

«Обычное» лекарство (слева) и природный биорегулятор (справа)

Мало того: превращения лекарственного вещества, как и всякого иного регулятора, продолжаются в организме непрерывно. А как быть с продуктами превращений? Ведь это, вообще говоря, уже новые химические соединения, которые могут обладать вовсе не желательным биологическим эффектом.

Но если за образец лекарства принять природный биорегулятор, то справиться с проблемой превращений его молекулы (по-научному говорят — с проблемой метаболизма) оказывается проще, чем в случае «обычного» лекарства, и в этом еще одно преимущество подражания природе. Метаболизм природного биорегулятора происходит гораздо интенсивнее в сравнении с распадом других «неизвестных» организму веществ. Это отрицательное качество с точки зрения удобства введения биорегулятора в организм, но оно все равно не слишком ограничивает возможности применения нового лекарственного средства. Зато с «осколками» отработавшей молекулы природного биорегулятора (продуктами метаболизма) организм уже научился бороться за тысячелетия эволюции. На языке медицины это означает, что продукты распада природных биологических молекул нетоксичны — опять-таки очень ценное свойство для лекарства.

Препараты, специально сконструированные в подражание структуре таких природных биорегуляторов, как ацетилхолин (так называемые холиномиметики), стероиды (кортизон, преднизолон и тому подобные лекарства), и некоторых других, существуют уже довольно давно. К сожалению, ассортимент таких лекарств еще далеко не соответствует ни потребностям медицины, ни даже возможностям, имеющимся в распоряжении драг-дизайна.

Следует уточнить: в распоряжении драг-дизайна двадцать первого столетия. Полвека назад современный драг-дизайн предстояло еще создать. Разные лаборатории в разных частях мира шли к этой цели по-разному. Путь маленькой группы в Институте тепло- и массообмена Академии наук Белорусской ССР, к которой я принадлежал, пролегал через теоретический конформационный анализ аминокислот, пептидов и белков — раздел биологической физики, возникавший буквально на наших глазах и при нашем активном участии.

Глава 3 Пептиды в разных измерениях

Аминокислоты и пептиды

До сих пор слово «пептиды» использовалось просто как обозначение одного из многих классов молекул-биорегуляторов — примерно так же, как мы говорим «собака», увидев симпатичное животное, дружелюбно помахивающее хвостом. Однако эксперт-собаковед не согласился бы с таким упрощенным подходом ко всему собачьему племени в целом. Ведь несмотря на то, что все собаки — родственники и относятся к одному и тому же виду Canis familiaris в зоологической классификации, их свойства могут быть совершенно различными.

Для химика аминокислоты, пептиды и белки — тоже родственники, и очень близкие. Их молекулы состоят всего из пяти типов атомов: углерода (С), азота (N), кислорода (О), водорода (Н) и, значительно реже, серы (S). Пептиды и белки представляют собой полимеры, то есть цепочки из нескольких мономерных единиц — как раз эти единицы и называются аминокислотами.

Пептиды, функционирующие в организме, построены, как правило, лишь из вполне определенных аминокислот вида:

Когда аминокислоты соединяются в цепочку (это происходит с выделением молекул воды), образуется типичный пептид: