Все-таки белок?

Итак, все-таки белковая матрица, белковый код. Возможны ли они? Оказывается, эти термины звучат не так уж дико, более того, они даже существуют и применяются, правда, пока для особого класса явлений.

На одной из сессий общего собрания Академии наук СССР, специально посвященной молекулярной биологии, известный советский ученый Ю. Овчинников обронил такую фразу: "Первичная структура белков кодирует пространственную их структуру".

Первичная структура - это определенная последовательность аминокислот, задаваемая нуклеиновым кодом. Но белок не существует в качестве вытянутых нитей. Прежде всего нить завита в спираль. Спираль - вторичная структура белка. Но самое важное - третичная структура: белок образует определенную конфигурацию, или, как говорят биохимики, конформацию, нити в пространстве.

Скажем, перегиб вправо, петля влево. Колено, восьмерка. К этому клубку страшно подступиться, он головоломен. Но сама белковая нить отлично "помнит", как она должна свернуться. Ее можно распрямить, денатурировать до вторичной или первичной структуры, например нагревая. Вареный белок яйца - это денатурированный белок. Такой белок, лишенный своей третичной структуры, безжизнен. Если это фермент, то он теряет свои ферментные свойства. Но осторожная тепловая обработка может вернуть белку жизнь. Первичная структура - последовательность аминокислот - содержит в себе скрытую информацию о том, как надо свернуться. Эта скрытая информация закодирована в распределении радикалов (определенные химические группы способствуют изгибу нити), в размещении электрических зарядов: слабые водородные связи схватывают, скрепляют мостиками петли нити, оказавшиеся рядом. А обретая третичную структуру, конформацию, белок готов играть матричную роль уже на новом уровне.

"При конструировании мембран, - пишет академик

В. А. Энгельгардт, - функционирует матрица третьего порядка. Она... сама имеет белковую природу".

На молекуле белка, имеющей третичную структуру, а потому очень прихотливо очерченной в пространстве (пазы, бугорки - все, как на образцовой матрице), собирается комплекс из молекул липида и другого белка. Такие комплексы штампуются в огромном числе, и белково-липидные мембраны, присутствующие во всех клетках организма, играют принципиальную роль в кипении жизни - регулируют обмен веществ.

Известному биохимику академику А. Баеву удалось тонкими и точными химическими воздействиями разрезать на две и даже ка четыре части молекулу одной из транспортных РНК - валиновой т-РНК. Основная функция т-РНК - захватывать аминокислоту (в данном случае валин), приносить на место сборки белка и складывать свой груз на "сборочный конвейер" - рибосому. Соединяться с валииом РНК может только в присутствии специального фермента. Разрезанные части РНК - четвертушки, половинки не желали соединяться с валином даже в присутствии фермента. Но смесь этих четвертушек, половинок соединялась. И это несмотря на то, что РНК оставалась разрезанной - ее молекулы не восстанавливались!

А. Баев объяснил поразительное явление тем, что белок-фермент играет в данном случае "роль своеобразной матрицы". Заполняя "пазы" и "углубления" на своей молекуле частицами раздробленной РНК, белок организует их: так размещает в пространстве, что они и теперь сообща могут выполнять свою работу, которую раньше делала целая молекула.

Таким образом, матричный - и очень точный! - принцип действия не только не чужд белкам - он у них "в натуре".

Я уже упомянул, что в 1970 году Ф. Крик еще раз объявил запретным переход

белок -> белок.

Примерно в это же время во Франции на Третьей конференции по происхождению жизни профессор Ф. Липман сделал сенсационное заявление, сущность которого сводится как раз к попытке отмены и этого запрета.

Ибо в лаборатории Ф. Липмана в Нью-Йорке, а одновременно в лаборатории К. Курахаси в Институте белка (Осака, Япония) в 1969 году был впервые синтезирован белок вне рибосом, то есть без участия нуклеиновых кислот. Роль матрицы исполняли другие белки - два фермента! Синтезирован был грамицидин, антибиотик. Конечно, это не настоящий белок: в его молекуле всего пять пар аминокислот. Но лиха беда начало: доказана способность ферментов быть матрицей для постройки биополимеров строго упорядоченной конструкции.

На конференции доклад Ф. Липмана вызвал взрыв споров и страстей. Его эксперименты проверяются. Выяснилось, что еще один антибиотик можно синтезировать вне рибосом, без нуклеиновых кислот. Возможно, и в живой природе удастся обнаружить "генетику без генов" - биосинтез белков на белковой же ферментной матрице, наследие далекого прошлого живых систем. Того прошлого, в котором жизнь - самовоспроизводящаяся, самоподдерживающаяся - началась и эволюционировала, возможно, без участия нуклеиновых кислот.