Почему сердце находится слева, а стрелки часов движутся вправо. Тайны асимметричности мира

Ранее обсуждаемые D-аминокислоты, встречающиеся в виде свободных D-аминокислот в мозге или по ошибке в результате самопроизвольной рацемизации, не нарушают традиционного представления о том, что белки у высших животных состоят только из L-аминокислот. Основная догма молекулярной биологии, которая гласит, что ДНК продуцирует РНК, которая продуцирует белки, имеет следствие, что, поскольку ДНК кодирует только L-аминокислоты, а трансфер-РНК несут только L-аминокислоты, то белки должны состоять из L-аминокислот. Это действительно так, но нужно иметь в виду, что, хотя белки могут возникать только из L-аминокислот, они не обязаны сохранять эту форму всегда. Если организм считает полезным заменить L-аминокислоту в белке на D-аминокислоту, то с точки зрения биологии нет ничего, что могло бы этому воспрепятствовать. В действительности этот процесс очень распространен у бактерий и грибов, которые содержат много белков, состоящих из D-аминокислот[187].

Клеточная стенка бактерий действует как физическая защита и поддерживает постоянную внутреннюю среду в жарких или сухих условиях. Бактериальные стенки часто содержат необычные аминокислоты, включая экзотические L-аминокислоты, не входящие в те двадцать, что кодируются генетическим кодом, а также D-аминокислоты, такие как D-аланин, D-аспарагиновая кислота, D-глутаминовая кислота и D-фенилаланин. Преимущество, вероятно, состоит в том, что обычные протеазы, ферменты, переваривающие белки других организмов, не могут переваривать необычные аминокислоты в белках клеточной стенки, и поэтому бактерии защищены от нападения. Проблема такого эффективного защитного механизма в том, что он неизбежно начинает гонку вооружений. Как бактерии с почти неусваиваемыми клеточными стенками заражают другие микроорганизмы, так и сами эти микроорганизмы выработали новый защитный механизм, производящий химические вещества, которые могут ингибировать рост бактерий. Наиболее известное из них было обнаружено сэром Александром Флемингом в 1928 году, когда он заметил, что на чашке для культивирования вокруг пятна плесени не было бактерий. Плесень продуцировала пенициллин, который обладал необычным свойством блокировать рост бактериальной клеточной стенки – другими словами, он препятствовал эффективной защите D-аминокислот в клеточной стенке[188].

Для простых организмов, таких как бактерии (прокариоты), нормально производить белки, содержащие D-аминокислоты, обычно для специальных оборонительных целей, но что насчет многоклеточных организмов (эукариот), к которым относятся растения, животные и, конечно же, мы сами? В этом отношении сложилось четкое суждение. В 1965 году в своей авторитетной книге по аминокислотам Альтон Мейстер писал: «В настоящее время нет никаких убедительных доказательств наличия D-аминокислот в белках растений и животных». Вполне возможно, что все бы так и считали, если бы не работы Витторио Эрспамера, который в 1962 году обнаружил в коже южноамериканской лягушки пептид под названием физалемин, оказавшийся мощным стимулятором гладкой мускулатуры. Хотя это первое открытие стало чистой случайностью, в последующие три десятилетия были предприняты усилия по анализу кожи амфибий со всего мира на наличие биологически активных пептидов. Для Эрспамера эта работа была не только любимым делом, но и способом покрыть боль утраты. В кратких биографических подробностях, так редко встречающихся в научных работах, Эрспамер пишет, что труд всей его жизни «дал результаты, намного превосходящие самые смелые ожидания. Это был долгий поиск, в котором незаметно пролетали месяцы и годы, и он стал единственным утешением в страшный момент, когда я трагически лишился своей восемнадцатилетней дочери Марии Луизы, сердца моего сердца»[189].

Работа Эрспамера подтолкнула многих ученых к исследованию обнаруженных им странных, загадочных и увлекательных пептидов. В 1990-х работу подстегнули два обстоятельных обзорных труда фармаколога Лоренса Лазаруса, оба с шекспировскими названиями, превозносивших жаб и лягушек и восхвалявших их место в истории культуры, народной медицине, языке и литературе и, конечно, в фармакологии. Из одного из этих трудов взято и название этой главы, цитата из «Как вам это понравится» (акт II, сцена 1):

Мы счастье и в несчастье обретаем,
Как драгоценный камень в голове
У жабы, ядовитой и поганой.
Вдали от света внятны стали нам
И лепет лип, и речи ручейков,
И говор гор, и смысл существованья[190]

.