Мир коллагена

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Удивительный мир открывается воображению, пытающемуся проникнуть в интимный мир живой клетки — главного кирпичика мироздания жизни. Удивительный — по тем принципам, на которых этот мир основан. Ну вот, для примера.

Изменчивая неизменность

В полупрозрачном клеточном мешке идет бурная жизнь: тысячи молекул разрушаются, другие тысячи — собираются из кубиков-аминокислот, третьи — соединяются в сложные вещества. Если не считать гигантски длинных нитей ДНК, хранящих наследственную информацию, то все в клетке преходяще. И все же она ни на секунду не теряет своего постоянного облика, ни на секунду не сходит с рельс налаженных процессов жизнедеятельности: так синхронны ритмы замен, так точно повторяют друг друга первоэлементы клетки — те, что разрушаются, и те, что приходят им на смену. В нашем макромире мы привыкли к иному — косному, мертвому постоянству. Нам, наверное, неуютно было бы жить в доме, где то и дело какие-то кирпичи, блоки или панели рассыпались бы в песок, а вместо них нарастали новые.

Еще пример. Хорошо организованная стихийность. В масштабе белковых молекул внутренняя полость клеточного мешка безгранично велика. Это макромир молекул, и здесь они копошатся мириадами. От рибосом — стапелей, на которых строятся белковые молекулы, они расползаются по слабо опалесцирующей внитриклеточной жидкости и принимаются за свое дело. В клетке нет единого диспетчерского пункта, управляющего движением, точнее — переползанием этих молекул или их взаимодействием с другими веществами. Нет дорожных указателей, нет объявлений: «нужны три несущие молекулы для оболочки ядра и молекула-вахтер для контроля проникающих в ядро веществ». Нет и множества иных веществ, без которых нам кажется немыслимой какая бы то ни была организация такого сложного и многоликого мира, как внутриклеточный. Но — организованность есть!

Белковая молекула. Она строится на рибосоме: блок за блоком подстраиваются аминокислоты к цепочке молекулы, пока она не будет завершена. Порядок, в каком выстраиваются аминокислоты в цепочке белка, — это его первичная структура. Так, например, для будущего текста мы отберем ряд букв и расположим их в некотором порядке: «машамамалюбит».

Затем цепочка белка претерпевает какие-то изменения: она извивается спиралью или на ней возникают перетяжки, петли, двойные участки — образуется вторичная структура белка. В нашем отдаленном сравнении ей соответствует такое преобразование текста: «Маша — мама — любит».

И наконец, молекула обретает законченный вид: появляется третичная структура. Белок изгибается, завивается в кольцо, скручивается в шар или вытягивается наподобие веретена. В последний раз преобразуется и наш текст: «мама — любит — Машу». Все теперь в молекуле становится на свои места: одни ее участки оказываются чисто техническими, несущими конструкциями, и они образуют «скелет» молекулы. Другие участки, прежде разъединенные, разбросанные по первичной цепочке там и сям, сближаются друг с другом и создают «активный центр» — рабочий орган молекулы, которым она и взаимодействует с иными веществами. И так далее.

Но кто и как создает вторичную и третичную структуру белка? Первичная — об этом уже говорилось — производится на рибосомах. Рибосомы сравнивались с судостроительными стапелями. Продолжим теперь сравнение. Когда судно сходит со стапелей, его еще долго достраивают на плаву: доканчивают надстройку монтаж оборудования, отделку.

Так вот: кто и как «на плаву» достраивает белковую молекулу? Или, может быть, никто ее не достраивает, а она, благодаря внутренним, присущим уже ее первичной структуре свойствам, сама, складываясь и изгибаясь, создает свою завершенную форму? Немало экспериментальных данных было в пользу второго — самостоятельного решения. Оно, как кажется, было привлекательнее еще и потому, что шло вразрез с привычной нам логикой. В самом деле, что бы оно значило для нашего обыденного мира? Материю — от рулона ее достаточно отрезать кусок, как он тут же, повинуясь внутренним своим закономерностям, преобразуется в готовое платье или пальто. Рельсы, которые сами по себе будут обрастать шпалами и выстраиваться в железнодорожные пути, едва вылетая из прокатного стана. Медный провод, который сам превращается в телефонный шнур. Дом, который сам воздвигает себя из разложенных в порядке блоков и панелей. И все прочее, что в общем итоге создает удивительный самоорганизующийся, самопревращающийся и самоуправляющийся мир.

Автор: М. Емцев.