Молекулярная биология: Структура и функции белков - Степанов В.М. 2005

Введение

Изучение белков имеет давнюю традицию, богатую и исполненную драматизма, однако современные представления об их строении сформировались лишь за последние четыре десятилетия. Заметим, что, несмотря на крупные результаты и исключительно быстрый технический прогресс, закономерности организации этих биологических макромолекул никак нельзя считать полностью познанными. К числу ключевых проблем исследования белка относится прежде всего выяснение правил, управляющих формированием его пространственной структуры, свертыванием полипептидной цепи. Можно думать, что немало нового скрыто в динамике белковой структуры. И все же, видимо, центральная роль принадлежит анализу функции белков.

Еще не так давно способность выступать в качестве биологических катализаторов представлялась настолько значимой особенностью белков, что их иные функции невольно отодвигались в тень и выглядели если не второстепенными, то во всяком случае нетипичными, маргинальными. Бесспорно, в таком подходе отражались как состояние знаний, свойственное совсем недавнему времени, так и действительно выдающееся значение биологического катализа. Нет также сомнения в том, что анализ соотношения строения и функциональных свойств ферментов до сих пор остается чрезвычайно важным и очень продуктивным направлением исследований. И все же нельзя не заметить, что результаты последних лет выявили множество новых аспектов функционирования белков как регуляторов биологических процессов — не только обмена веществ, но также роста и развития. — как участников системы коммуникаций, которые объединяют биологические молекулы, органеллы, клетки, ткани, органы в единую управляемую систему. По существу, открылся новый мир белков, и необходимо не только их описание, но и понимание способов действия столь разнообразных молекул.

Функция белка всегда индивидуальна, однако могут быть выделены некоторые общие принципы молекулярных механизмов действия белков, по-скольку в них заложены такие фундаментальные этапы, как узнавание того или иного партнера, формирование единой структуры комплекса, в которой так или иначе проступают черты взаимодействующих молекул, действие высокоорганизованных ансамблей функциональных групп, организация микроокружения, глубоко влияющего на природу протекающих химических превращений, передача эффектов внутри молекулы или надмолекулярного комплекса и т.д.

Проблематика химии и биохимии белка изменилась еще и потому, что методический прорыв, связанный с развитием генной и белковой инженерии, не только открыл широкие возможности направленной реконструкции белков, но и показал перспективу создания белковых структур, в том числе и наделенных той или иной функцией de novo (с самого начала), не копируя достижения природы, а конструируя их заново. Разумеется, в этом скрыта уникальная возможность глубокой проверки истинности знания, приобретенного трудом нескольких поколений исследователей, и вместе с тем перспектива новых достижений, научную и социальную значимость которых трудно переоценить.