Уникальная концепция. О работах Л. Б. Меклера и Р. Г. Идлис

ВЫХОД статьи Л. Б. Меклера и Р. Г. Идлис "Общий стереохимический генетический код - путь к биотехнологии и универсальной медицине XXI века" в таком широко читаемом и серьезном журнале, как "Природа", по-видимому, завершит очень длительный период, в течение которого советская научная общественность сопротивлялась публикации работ этих авторов.

Около 25 лет назад Л. Б. Меклер на основе анализа литературных данных, имевшихся в то время, и своих собственных экспериментов предложил концепцию стереохимических кодов, управляющих процессом самосборки белковых молекул, а также образованием специфических нуклеопротеидных комплексов. Тем самым было заявлено о решении - хотя бы в первом приближении - проблем, которые, несомненно, являются до сих пор важнейшими в молекулярной биологии и имеют огромное гносеологическое и прикладное значение.

Работы Меклера заслуживали уже тогда внимательного и положительного отношения, требовали изучения, проверки и развития. Конечно, своей простотой формулировок и логичностью рассуждений, концепция Меклера уступала концепции стереокомплементарности нуклеотидов Уотсона и Крика, которая сегодня воспринимается лежащей на поверхности биологического знания. Однако это не может объяснить того факта, что работы Меклера были встречены совсем не так, как знаменитая работа Уотсона и Крика о двойной спирали ДНК, 40-летний юбилей которой отмечается сейчас чуть ли не как всемирный праздник науки.

Последовавшая затем серия работ этого автора, а также его в содружестве с Р. Г. Идлис, расширила первоначальный замысел и привела к созданию уникальной в биологии по своей глубине концепции общего стереохимического кода. Упомянутые правила стереокомплементарности нуклеотидов (Н-Н-код по терминологии авторов), а также тринуклеотидный код трансляции были включены в общую концепцию в качестве двух составных частей, к которым авторы добавили еще четыре "частных кода", в сумме не менее важных, чем первые два. Знание этих четырех частных кодов позволило авторам объяснить большое количество фактов "из жизни" полипептидов и полинуклеотидов и получить очень серьезные результаты.

Назовем некоторые из них.

1. Сформулирован принцип, по которому происходит самосборка белковой молекулы в ходе ее синтеза на рибосоме. Тот факт, что "protein folding problem" первым делом поставлена жизнью перед самой молекулой белка, а уж потом - перед учеными, был ясен уже давно, и было сделано много попыток (с очень скромными, почти не поддающимися выражению в словах результатами) объяснить, как молекула белка находит "путь" к своей финальной конформации.

2. Провозглашена двустадийность процесса самосборки, как универсальное свойство белковых молекул. На первой стадии линейная полипептидная молекула принимает "промежуточную" конформацию, определяемую А-А-кодом, в которой и существует в разбавленном растворе и, соответственно, в клетке; на второй стадии, при наличии некоторых условий, эта "жидкая" конформация может перейти в "твердую", определяемую другим кодом. В этой "твердой" конформации молекула находится в липидной мембране и других, и в частности в кристалле. Объяснено биологическое значение этой двустадийности.

3. Сформулировано такое понятие, как стереокомплементарность аминокислотных остатков (или целых их последовательностей), до сего времени в науке не встречавшееся. Явление стереокомплементарности названо и описано в работах Меклера и Идлис, но не разъяснено достаточно. Объявив о существовании 26 стереокомплементарных пар А-А и назвав эти пары, авторы не приводят их трехмерные атомные структуры. Сообщается только, что при образовании А-А-пары достигается какой-то минимум энергии. Такие пары экспериментально обнаружены. Вопрос этот нельзя считать изложенным по-настоящему, видимо, это еще впереди.

4. Введено также другое понятие - "W-петли". Так авторы назвали фрагменты полипептидной цепи, являющиеся важнейшими функциональными "органами" белковой молекулы и осуществляющие узнавание, связывание, иммунные реакции молекулы и др. Объяснена природа подвижности (2-петель и указан способ их нахождения по первичной структуре полипептида (т. е. до выяснения его пространственного строения).

5. Наконец, разработан метод построения трехмерных моделей полипептидов, исходя из их первичной структуры, т. е. решена задача (по нашему мнению, не полностью, но для многих целей достаточно хорошо), над которой многие ученые трудились более 30 лет. Правильнее сказать, решена задача построения двух упомянутых "жидкой" и "твердой" - трехмерных моделей полипептида.

В какой мере модели, построенные Меклером и Идлис точны, т. е. каков их R-фактор, вычисленный из сравнения с рентгеноструктурными моделями, в чем состоят различия тех и других - это важный и трудный вопрос, на который может ответить только количественное исследование. Координат атомов в своих моделях Меклер и Идлис не сообщают (они их и не вычисляли), однако общую схему молекулы, ее a- и b-участки, S-S-мостики и многие другие важнейшие характеристики, обнаруживаемые ими, удивительно похожи на таковые в рентгеноструктурных моделях, а кроме того, подтверждаются методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Более того, вся идеология авторов позволяет понять (хотя бы отчасти) "скрытый смысл" данной трехмерной структуры белка.

Эффективность методов Меклера и Идлис продемонстрирована на молекулах, состоящих из многих десятков аминокислотных остатков (самая длинная из исследованных молекул - Fab-фрагмент иммуноглобулина - содержит 243 остатка). В простом "демонстрационном" опыте авторы (а по их правилам, и любой человек) определяют положение S-S-мостиков в полипептидах небольшой длины (несколько десятков звеньев) вручную за несколько часов. Мы не будем продолжать перечисление результатов применения кодов Меклера - Идлис - это задача авторов, которую частично они решают в своей статье.

Истинность утверждений авторов много раз проверялась научными комиссиями1 - факт сам по себе не стандартный, ибо далеко не все наши научные работы бывают удостоены визита комиссии.

Весьма содержательные (и уже по одной этой причине, конечно, спорные) работы авторов общего стереохимического кода долгое время не публиковались сколько-нибудь подробно. Редколлегии научных журналов не принимали их работ. Публикации последних лет - только газетные. Отметим справедливости ради, что характер изложения Меклером своих мыслей иногда способствовал тому, чтобы их принимали "в штыки". Не опубликовав своих работ "как положено", авторы не могли даже стать объектом серьезной критики. Современный ученый считает недостойным реагировать на газетную статью как на научную и даже читать ее внимательно. По нашему скромному опыту, "устные" оппоненты Меклера и Идлис в своих полемических пассажах часто опровергают то, чего те никогда не говорили. Явно "имеет место недопонимание".

Теперь работы, анализирующие и критикующие труд авторов, вероятно, появятся. При этом, возможно, будут установлены факты невыполнения кодовых правил Меклера - Идлис2, выяснятся границы применимости всей их концепции (может, например, оказаться, что авторы не смогут объяснить формирование сложных супервторичных структур и доменов в больших белках или строение крупных нуклеопротеидных комплексов). Нельзя исключить и появления серьезных возражений против главных тезисов концепции Меклера и Идлис. В этом случае останется, однако, необходимым объяснить поразительную эффективность методов авторов, продемонстрированную ими на многих примерах, которые сами по себе делают их работы событием в науке.

Вслед за данной публикацией в "Природе", будем надеяться, последуют и другие, в более специальных журналах, и "за", и "против". Без развернутой дискуссии не может быть и полного признания концепции такого масштаба.

Статья создает возможность для критики и других читательских реакций, но недостаточна для полного понимания результатов Меклера и Идлис. Читатели вправе ждать от них значительно более подробных данных о построенных моделях, об их точности, о мелких деталях, наконец, о нерешенных проблемах - все это авторы должны и могут изложить, хотя имеется трудность, состоящая в огромном объеме результатов, которыми авторы располагают.

После этого должна будет начаться очень большая и разносторонняя работа по освоению того поля деятельности, которое открывают Меклер и Идлис. Здесь - и расчеты энергий различных стереокомплементарных пар, и эксперименты по свойствам комплементарных полипептидов, и изучение кодовых пар другого состава, и пр., и пр., вплоть до синтеза и испытания вакцин, "вычисленных" по их правилам. Кроме всего этого авторы обещают открыть еще не менее двух кодов - тех, которые действуют в мире углеводов.

Концепция кодов уже готова стать "центральной догмой" всех процессов биологической самосборки.

Написанное здесь не исчерпывает нашего отношения к работам Меклера и Идлис. Мы ограничились только темой, заявленной в названии их статьи, да и то не обо всех ее частях написали. В числе ранних работ авторов есть и весьма уязвимые для научной критики, однако это обстоятельство не обязательно обсуждать сейчас, хотя оно и затруднило путь работ этих исследователей к читателю.

Журнал "Природа" можно поздравить с этой публикацией. Это справедливый (по меньшей мере) и мужественный поступок.

Академик Д. Г. Кнорре, Институт биоорганической химии СО РАН, Новосибирск

Профессор М. А. Мокульский, Институт молекулярной генетики РАН, Москва

1 1981 г. - Комиссия АН СССР, возглавлявшаяся академиком-секретарем Отделения общей и технической химии АН СССР Н. М. Эмануэлем; 1986 г. - Комиссия Секции химии и биологии Президиума АН СССР, возглавлявшаяся академиком-секретарем Отделения общей биологии АН СССР В. Е. Соколовым; 1987 г. - Комиссия AMH СССР, возглавлявшаяся вице-президентом АМН СССР академиком АМН С. С. Дебовым; 1987 г. - Комиссия Отделения Всемирной лаборатории в СССР и АН СССР, возглавлявшаяся вице-президентом АН СССР Е. П. Велиховым; 1989 г. - Комиссия АМН СССР, возглавлявшаяся академиком-секретарем Отделения эпидемиологии, микробиологии и гигиены АМН СССР О. Г. Анджапаридзе; 1992 г. - Комиссия, возглавлявшаяся генеральным директором Всемирной лаборатории в Москве членом-корреспондентом РАН В. А. Геловани.

2 Сами Л. Б. Меклер и Р. Г. Идлис называют эти коды частными кодами общего стереохимического генетического кода.

Опубликована в журнале "Природа", 1993, № 5, стр. 63–65 

Титульный лист | Физико-химическая биология | Меклер

Яндекс.Метрика
Hosted by uCoz