Автоматический синтез белков

Прикрепляя молекулы аминокислот к шарикам из смолы9 можно по очереди присоединять аминокислоты друг к другу, проводя автоматический контроль каждой стадии. Этот метод уже был использован для искусственного синтеза сравнительно низко молекулярного белка—инсулина

Синтез белков — одна из главных функций живой клетки. Эту задачу клетка выполняет с помощью сложной последовательности операций, которую за последнее время удалось довольно подробно изучить. Задолго до того, как сформировались самые общие представления о биосинтезе белков, на пороге нашего столетия знаменитый химик Эмиль Фишер был убежден в возможности синтезировать белок в лаборатории. Но понадобились многие годы, прежде чем были накоплены достаточные знания и разработаны методы, позволившие собрать одно из этих чрезвычайно сложных соединений. Начиная с 1963 г. в результате объединенных усилий многих людей трем группам химиков — в США, Германии и Китае — удалось получить в лаборатории сравнительно простой белок — гормон поджелудочной железы инсулин.

Принятый в настоящее время способ химического синтеза белков и их фрагментов (пептидов) очень трудоемок и утомителен. Несколько лет назад мы попробовали разработать более простой и эффективный процесс, допускающий возможно более полную автоматизацию. В результате был разработан новый метод синтеза пептидов «в твердой фазе». Согласно этому методу, составленные из аминокислот пептидные цепи формируются не в растворе, а на маленьких твердых шариках из полистирола (смотрите рисунок ниже).

Шарики из полистирола, на которых происходит
сборка пептидных цепей (метод «твердой фазы»)

Здесь они увеличены в 300 раз. В среднем они имеют 50 микрон в диаметре,
но в растворителе, который используется для повышения
их реакционной способности, разбухают и занимают вдвое больший объем.

В 1965 г. этот метод был успешно использован для синтеза инсулина. Разработка управляемого химического синтеза инсулина, обладающего всеми свойствами природного гормона, имеет очень большое значение, поскольку теперь открывается путь к синтезу молекул, отличающихся от самого инсулина заранее известным образом. С помощью таких аналогов будет легче выяснить способ действия природного гормона, а со временем могут появиться такие синтетические производные инсулина, которые будут либо обладать более высокой активностью, либо более продолжительным действием.

Еще больший интерес представил бы синтез хотя бы одного из множества ферментов, катализирующих многочисленные процессы обмена веществ в организме. Эта цель уже близка и, несомненно, будет достигнута. В результате наши представления об этом важном классе белков станут гораздо глубже и мы сможем лучше понять механизмы, с помощью которых клетка выполняет свои наиболее существенные функции.

«Молекулы и клетки», под ред. акад. Г.М.Франка