22 октября 2019, вторник, 09:39
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Коза вместо фармацевтической фабрики

Есть старый анекдот о девушке-абитуриентке, которой в билете на экзамене по биологии попался вопрос: «Что делают белки в клетке?» Она написала: «Белки в клетке пьют воду из поилки, едят орешки, крутятся в колесе». Хотя экзаменаторы утверждали, что в вопросе речь шла о функциях белков в живой клетке, а вовсе не о занятиях белок в неволе, после апелляции ответ был зачтен, так как формулировка вопроса допускала и иное понимание.

Неизвестно, действительно ли в каком-то вузе случилась такая история или всё это выдумка, но надо заметить, что даже если бы составители вопросов поставили ударение и написали: «Что делают белки́ в клетке?», их вопрос всё равно выглядел бы очень странно. Потому что в этом случае абитуриентка могла бы написать одно слово: «Всё» – и претендовать если не на отличную, то на хорошую оценку.

Белки – это стройматериал, из которого состоит цитоскелет – «каркас» живой клетки. Белки – это двигатели организма, ведь сокращающиеся волокна наших мышц и сухожилий состоят из белков (миозина, коллагена и других). Белки – ферменты-катализаторы, управляющие многочисленными химическими реакциями, которые обеспечивают пищеварение, дыхание, работу нервной системы и многое другое. Белки – это транспорт, который переносит молекулы разных веществ через мембрану клетки и доставляет их в нужное место. Белки – это защита, ведь иммуноглобулины – это тоже белки. Хранение генетической информации и доставка ее в рибосомы, правда, выпали на долю не белков, а нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Но работа ДНК и РНК обеспечивается еще десятком специализированных белков: удвоение ДНК обеспечивает белок ДНК-полимераза, белки РНК-полимеразы синтезируют РНК на основе ДНК, белки рибонуклеазы расщепляют ненужные молекулы РНК и так далее.

При столь многих важных функциях белков неудивительно, что многие лекарства – это тоже белки. Часто причиной болезни оказывается отсутствие в организме определенного белка. Тогда его нужно внести в организм искусственно. Значит, задача фармацевта – синтезировать нужный белок.

Если причина болезни - отсутствие в организме определенного белка, задача фармацевта – синтезировать его для искусственного введения в организм.

Вот здесь начинаются трудности. Дело в том, что белок – вещь довольно сложная. Со школы мы помним, что белки – это полимеры, цепочки расположенных в определенной последовательности аминокислот. Казалось бы, соединяй в нужном порядке аминокислоты – вот и весь синтез. Но аминокислотная последовательность – это только так называемая первичная структура белка. За счет водородных химических связей или сил Ван-дер-Ваальса, действующих между «звеньями» аминокислотной цепочки, эта цепочка приобретает определенную форму, например, спирали, петли или ряда зигзагообразных складок. Это вторичная структура. Затем цепочка по определенной схеме сворачивается в «клубок», образуя третичную структуру. А у некоторых белков есть и четвертичная структура – объединение нескольких «клубков». Насколько сложны бывают структуры белков, можно полюбоваться на примере гемоглобина, миоглобина и инсулина.

 
Структура молекулы гемоглобина

И это ни в коем случае не хаотически скомканные аминокислотные цепочки, а строго определенные, свои для каждого белка структуры. Если в процессе синтеза «клубок» начнет сворачиваться неправильно, нужно белка мы не получим, наше лекарство работать не будет. Поэтому синтезировать многие белки в лаборатории сложно, что уж и говорить о получении их в промышленных масштабах. Хотя живые организмы с этим справляются.

Может быть, тогда нашей фармацевтической фабрикой станет живой организм? Эта идея возникла уже довольно давно и успешно воплощается. Методами генной инженерии ученые вводят в геном нужный ген, а в результате в организме начинает синтезироваться определенный белок. В 1982 году первым таким белком стал инсулин, вырабатывать который «научили» бактерий. В 2009 году в США был одобрен препарат Atryn, спасающий от чрезмерного образования тромбов в кровеносных сосудов (из-за дефицита у больных белка антитромбина). Препарат выделяли из молока коз, в геном которых был введен человеческий ген.

Такие работы ведутся и в нашей стране. Например, ими занимается ООО  «Трансгенфарм», резидент «Фонда Сколково». Мы расскажем о работе ученых из «Трансгенфарма» по получению лактоферрина. 

 
Структура молекулы лактоферрина

Лактоферрин – белок с разнообразными функциями. Во-первых, он относится к группе белков, которые обеспечивают доставку в клетку ионов железа. Но главное, что лактоферрин играет очень важную роль в работе иммунной системы человека. Его называют естественным антибиотиком. Этот белок связывает железо, необходимое бактериям, и те погибают. Если к искусственным антибиотикам у бактерий со временем может выработаться устойчивость, то с лактоферрином это не происходит. Также обнаружено действие лактоферрина на вирусы, есть и исследования, которые  выявили противоопухолевую активность этого белка. В организм ребенка, собственная иммунная система которого еще не заработала на полную мощность, лактоферрин попадает с молоком матери, где его особенно много.

Но если ребенок вскармливается искусственно, то он не получает необходимого лактоферрина. Значит надо снабдить его этим белком. В лактоферрине особенно нуждаются недоношенные дети. Также лактоферрином можно поддерживать иммунную систему и взрослого человека в моменты, когда она испытывает особые нагрузки.

 Ученые «Трансгенфарма» разработали технологию по получению естественного антибиотика - молочного белка лактоферрина.

Начали ученые с экспериментов на мышах. В молоке лабораторных мышей, получивших ген лактоферрина, появился этот белок. Но мыши плохо подходят для производства лекарства. Поэтому в 2007 году специалисты «Трансгенфарма», работающие в Институте биологии гена РАН и Научно-практическом центре НАН Беларуси по животноводству, внедрили ген, ответственный за синтез человеческого лактоферрина, в геном козы. В результате были получены козлята, трансгенные этому по гену. Их назвали Лак-1 и Лак-2. Когда они подросли, то передали этот ген своим потомкам. В конце концов было получено стадо коз, дававших содержащее лактоферрин молоко. В среднем в их молоке содержится около 3,5 граммов этого белка на литр.

Можно давать пациентам молоко таких коз, оно будет обладать полезным действием, обусловленным наличием в нем лактоферрина. Козье молоко, обогащенное лактоферрином, уже прошло сертификацию. Но можно выделить из молока и сам белок в чистом виде, который затем использовать для терапии. В 2011 году лактоферрин человека, полученный благодаря трансгенным козам, был назван «Неолактоферрин» («Неолакт»).

Стоит особо отметить, что технология, которую создают ученые «Трансгенфарма», может в дальнейшем использоваться и для получения других нужных белков из молока трансгенных коз. С разработками компании можно будет ознакомиться в ближайшее время 2-3 июня на Стартап-базаре, в рамках конференции инновационных стартапов Startup Village, проводимой на базе Сколково.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.