Многовалентность таланта

Он рос человеком рациональным. Когда в порядке эксперимента (вскоре отмененного) среднюю школу перевели на одиннадцать классов, счел для себя неразумным тратить за партой лишний год. И выход нашел: вечернюю школу эксперимент не затронул – значит, можно пойти работать и закончить традиционную десятилетку. Так и сделал.

Он рос человеком деятельным, ценил в себе и в людях активность, умел заполнить трудовой день и досуг самыми разнообразными делами. И не предполагал, что эта черта его характера окажется решающей при выборе профессии, катализирует самую первую, основательно позабытую валентную связь.

Москва. Ленинские горы. Университет. Напротив друг друга, похожие как две капли воды, стоят здания физического и химического факультетов. Даже памятник великому русскому физику и химику Михаилу Ломоносову строго посередине – чтоб не смог подсказать колеблющимся в выборе абитуриентам, куда пойти учиться.

После небольшого, тихого городка ему хотелось бурной студенческой жизни – иной он ее не представлял. А тут, в вестибюле химфака, все увешано зазывными плакатами – клубы, кружки, симпозиумы, приглашения на диспуты... Не обижайся, физфак, может, у тебя в то лето с наглядной агитацией обстояло хуже.

На вступительных экзаменах у него были только пятерки. Весь первый год наслаждался студенческой жизнью на полную катушку. А на второй пришел к профессору Березину и попросился на «ферменты» – посоветовали старшекурсники, с которыми он летом работал на целине.

И были правы. О выборе он никогда не жалел.

Кафедра химической энзимологии Московского университета вместе с другими мировыми центрами в этой области продолжает работы по созданию общей теории ферментативного катализа.

Есть области, где она идет впереди всех, – в разработке основ специфичности действия ферментов. Ключи здесь подбираются уже давно. И долгое время считали, что уже подобрали этот самый ключ к замку. Так и назвали – «правило ключа и замка», оформулированное в общих чертах еще в конце девятнадцатого века: специфичность действия объясняется тем, что молекула субстрата точно соответствует геометрической конфигурации активного центра фермента.

Но по мере накопления новых данных обнаружилось, что ферменты зачастую проводят реакции субстратов, совсем непохожих друг на друга. Гипотезу подновили, предположив, что фермент «подстраивается» к субстрату, образуя с ним промежуточные соединения. Но и это не смогло объяснить все многообразие проявления специфичности ферментов.

Анатолию Клесову премия Ленинского комсомола присуждена за цикл работ по исследованию ферментативного катализа. Эти работы и легли в основу его докторской диссертации.

«Таким образом, – говорится в автореферате диссертации, в разделе, где описана научная новизна работы, – характер ферментсубстратных взаимодействий в переходном состоянии может быть использован для классификации субстратной специфичности ферментов, где подразделение субстратных серий, а также отдельных субстратов на «специфические» и «неспецифические» имеет под собой определенную физико-химическую основу».

Это вклад в новую классификацию, разработанную на кафедре, которая позволяет объяснить специфичность действия ферментов по отношению к субстратам. Много это или мало? Сам Менделеев был, по существу, классификатором. Великим классификатором.

Диссертация Анатолия и другие работы ученых кафедры приближают рождение общей теории ферментативного катализа. Общие принципы этой теории уже сформулированы, и нет никакого сомнения, что она будет создана. А это значит – человек получит власть над ферментами, этими удивительными работниками микромира.

Модели реакций ферментативного катализа, построенные на основании выводов докторской диссертации Клесова, позволяют не только лучше понять механизм их действия, но и осмысленно вести конструирование новых полезных веществ.

От скольких бед избавили человечество антибиотики! Знаменитый пенициллин казался всем настолько чудодейственным лекарством, что в свое время его объявили прямо-таки панацеей от всех бед, прощали ему массу несовершенств. Хотя несовершенства эти весьма существенны. Не говоря уже о том, что пенициллин не обладает широким спектром действия, он нестабилен, и его требуется вводить больному постоянно. Кроме того, в кислой среде желудка пенициллин разрушается особенно быстро. Значит, и речи быть не может о таблетках – только уколы. Взрослые, ладно, могут и потерпеть. Но вспомните расширенные от страха детские глазенки при виде белого халата и рев, когда дядя-доктор начинает готовить шприц.

Ученые научились создавать новые, более эффективные антибиотики. И все же пенициллин по-прежнему остается основой для их синтеза. Механика изготовления в принципе проста: можно отщепить часть пенициллиновой молекулы, вакантное место заполнить другой молекулой – и получай новый антибиотик, с другими свойствами.

Но на практике все оказывается не таким простым делом. Реакция гидролиза пенициллина – реакция тончайшая. «Пришивать» новые химические группы,. отделяя так называемые боковые цепи, надо к неповрежденному пенициллиновому ядру. Обычной химии это не под силу. Ее катализаторы в первую очередь набрасываются на пенициллиновое ядро, выплескивают с водой ребенка, то есть разрушают тот самый центр, в котором заложены все основные полезные свойства пенициллина.

Вот почему люди призвали на помощь химию биологическую. Все делается с помощью клеток из мира живой природы. В клетках есть особые ферменты – пенициллинамидазы, которые могут разрушать стабильные связи антибиотиков, оставляя при этом нетронутой связь лабильную – неустойчивую, спасая тем самым ядро от вредных, прямо-таки разрушительных воздействий.

Но вся беда в том, что клетки не очень удобный материал в условиях промышленного производства. Они нетехнологичны.

В клетке множество ферментов. Зачем же эксплуатировать их все? Логичнее выделить нужные и вести реакцию с их помощью. Тогда и путаницы никакой, не вертятся под ногами посторонние, ясно видишь ход процесса на всех его этапах.