Методы молекулярной инженерии позволяют конструировать новые ферменты

Молекулярная инженерия – раздел молекулярной биологии, занимающийся конструированием молекул с заранее заданными структурными параметрами. В приложении к ферментам это означает получение ферментов с измененной структурой с целью исследова­ния механизма действия фермента или обладающих новыми качественными характери­стиками. Ниже приводится несколько таких примеров:

Точечный направленный мутагенез - В этом случае целенаправлено изменяется последо­вательность нуклеотидов в структуре гена, кодирующего данный фермент и после экс­прессии этого гена, проводится тщательное исследование кинетических характеристик полученного фермента. Заменяя аминокислоты в активном центре, можно получить ин­формацию о механизме катализа.

Гибридные ферменты - методы белковой химии позволяют исследователям соеди

Рис 2-22. Строение гибридного фермента.

нить две различные молекулы для получения молекулы с новыми, полезными свойствами.

На рис 2-22 показано строение такого гибридного фермента.. К нуклеазе, выделенной у стафилококка, присоединен олигонуклеотид со специфической последовательностью нуклеотидов. Этот олигонуклеотид позволяет гибридному ферменту связаться с комплементарной по­следовательностью нуклеиновой кислоты -мишени и подействовать специфично в стро­го определенном месте. Нативный фермент не обладает такой специфичностью.

Каталитические антитела. Эти молекулы являются антителами с очень специфическим центром связывания переходного состояния субстрата ферментативной реакции. Такие антитела получили название абзимы, В них сочетается высокая специфичность антител с возможностью ускорять химические реакции порой до 10⁷ раз по сравнению с не ката­лизируемой реакцией . Высокая стереоспецифичность ферментов (включая абзимы) мо­жет оказать огромную помощь в синтезе стереоспецифических соединений в органиче­ской химии.

Глава 3. Витамины

История открытия витаминов связана с изучением роли различных пищевых веществ в жизнедеятельности организма. Российский учёный Н.И. Лунин впервые (1880 г) обратил внимание на то, что помимо белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды, животным необходимы некие особые факторы питания, без которых они заболевают и гибнут. Позже (1912 г) польский исследователь К. Функ выделил из рисовых отрубей вещество, предохраняющее от заболевания бери-бери, и назвал его витамин (от слов: Vita «жизнь» и амин, поскольку это вещество содержало NH₂-группу ). С тех пор термин «витамины» стал популярным, хотя в структуру многих витаминов аминогруппа не входит.

Витамины обладают исключительно высокой биологической активностью и требуются организму в очень небольших количествах – от нескольких микрограммов до нескольких десятков миллиграммов в день. В отличие от других незаменимых пищевых веществ витамины не являются пластическим материалом или источником энергии и участвуют в обмене веществ в основном как участники биокатализа: почти все водорастворимые витамины, а также жирорастворимый витамин К, являются коферментами или кофакторами биохимических реакций. Витамины А, Д, Е способны регулировать работу генетического аппарата клетки. Кроме того, каждому витамину присуща также специфическая функция в организме. Всё это делает витамины незаменимыми в жизнедеятельности клетки.

Витамины – это необходимые для жизнедеятельности низкомолекулярные органические соединения, синтез которых у организма данного вида отсутствует или ограничен (за исключением витамина Д, который может синтезироваться в коже человека). Следует заметить, что для разных видов одно и то же соединение может либо являться, либо не являться витамином. Например, аскорбиновая кислота – витамин для организма человека, но не собаки или крысы, поскольку у этих животных аскорбат синтезируется из гулоновой кислоты.