В 1968 году японский исследователь Кендзо Курихара выделил необычный гликопротеин миракулин из плодов африканского кустарника Synsepalum dulcificum. Эти плоды назвали «чудесной ягодой» (англ. miracle fruit, от miracle – «чудо, удивительная вещь»). Местные жители давно заметили, что после поедания этих ягод даже очень кислая еда, например лимоны, кажется сладкой. При этом миракулин сам по себе не сладкий. В 1990 году из плодов малазийского растения Curculigo latifolia был выделен белок куркулин. Как и миракулин, куркулин способен изменять вкус, но в отличие от миракулина куркулин сладкий.
Среди полипептидов множество биологически активных веществ. Так, природный нонапептид (то есть состоящий из девяти остатков аминокислот) брадикинин обладает уже при очень малых концентрациях сильным сосудорасширяющим действием. При испытаниях на морских свинках оказалось, что под действием брадикинина их кишечник стал работать медленнее. Соответственно, название этого пептида произведено от греческих слов bradys – «медленный» и kineo – «двигаю». Последний корень можно найти во многих словах, от «кинетики» до «кинематографа». В свое время 15‑стадийный синтез брадикинина настолько впечатлил химиков, что соответствующая схема его синтеза была помещена на большой вкладке к первому тому учебника А. Е. Чичибабина с указанием в тексте: «Синтетический брадикинин по всем свойствам, в том числе и физиологической активности, идентичен природному пептиду». Синтез брадикинина (а также инсулина и других полипептидов) был осуществлен в 1960‑х по новой методике («автоматический синтез») лауреатом Нобелевской премии Робертом Брюсом Меррифилдом (1921–2006).
Название фермента калликреина происходит от греч. kallikreas – «поджелудочная железа», а сокращение этого названия дает биологически активный декапептид каллидин, близкий по строению к брадикинину. Фермент папаин содержится в дынном дереве – папайе.
Гормональным действием обладает циклический полипептид (цикл образован за счет мостика – S – S–) окситоцин, вырабатываемый в задней доле гипофиза. Этот гормон повышает сократительную активность матки, отсюда его название (от греч. oxyno – «делаю острым» и tokos – «роды»). Родственный окситоцину и также вырабатываемый в гипофизе циклический гормон вазопрессин (от лат. vas – «сосуд» и presso – «давлю») обладает разнообразным действием, в частности, повышает сосудистый тонус. А линейный декапептид гипертензин (он же ангиотонин) повышает кровяное давление. Отсюда и его названия, от греч. hyper – «над, сверх», angeion – «сосуд», tonos – «напряжение» и лат. tendere – «натягивать, напрягать».
В нейронах головного мозга вырабатываются полипептидные морфиноподобные вещества, получившие название эндорфинов, от греч. endon – «внутри» и «морфин». Из мозга млекопитающих были выделены сходные по строению полипептиды, названные энкефалинами, от греч. egkephalos – «мозг» (а kephale – «голова», отсюда и название рыбы кефаль, и заболевание мозга энцефалит, и метод исследования мозга энцефалография). Из тканей головного мозга был выделен и кефалин, являющийся смесью фосфолипидов.
Белки бывают глобулярными и фибриллярными. В глобулярных полипептидные цепи плотно свернуты в компактные шарообразные структуры – глобулы (от лат. globus – «шар»). Примером могут служить гемоглобин (дословно «кровяной шарик») и миоглобин (мышечный белок, от греч. mys – «мышца»). Фибриллярные белки (от лат. fibra – «волокно») имеют вытянутую нитевидную структуру; примером могут служить фибрин и фиброин. Из прочного фибриллярного белка кератина (от греч. keras – «рог») состоят волосы, ногти, рога животных, носорогов, перья и клювы птиц.
Один из самых знаменитых белков, инсулин, снижает концентрацию в крови глюкозы. Молекула инсулина образована двумя полипептидными цепями, содержащими 51 аминокислотный остаток. Инсулин образуется в поджелудочной железе, в так называемых островках Лагерганса, отсюда и название этого гормона: от лат. insula – «остров». В поджелудочной железе образуется и антагонист инсулина полипептид глюкагон. Этот гормон дает сигнал к выделению глюкозы из печени в кровь; его название произведено от греч. glykys – «сладкий» и ago – «веду, несу, произвожу». В зернах кукурузы содержится белок зеин (от лат. zea – «кукуруза»).
Полипептид гирудин, препятствующий свертыванию крови, был впервые получен в 1884 году из экстракта пиявок (на латыни «пиявка» – hirudo, род. падеж – hirudinis). В чистом виде его выделили только в середине ХХ века, а строение было установлено лишь в 1976 году. Гирудин – полипептид, содержащий 65 аминокислотных остатков.
Закончим этот раздел еще одним «кровавым» белком, похожим по действию на гирудин. Это дракулин, выделенный из слюны вампировых (Desmodontidae) – южноамериканских летучих мышей. Он состоит из 411 аминокислотных остатков и служит вампировым в качестве антикоагулянта. А назван по имени знаменитого вампира графа Дракулы.
Глава 7. Углеводы, терпены, стероиды
Сахара
Многоатомные альдегидоспирты (альдозы) и кетоноспирты (кетозы) относятся к моносахаридам. Само слово сахар древнеиндийского происхождения: кусочки сахара из сгущенного сока сахарного тростника там называли шаркарой. Этот корень через персидский (shakar), арабский (sukkar) и греческий (saccharon) проник и в другие европейские языки: укр. цукор, англ. sugar, фр. sucre, чешск. cukr, нем. Zucker, итал. zucchero, нидерл. suiker и т. д.
В растворах моносахаридов сразу после растворения их кристаллов наблюдается постепенное изменение оптической активности. Это явление называется мутаротацией (от лат. mutare – «изменять» и англ. rotation – «вращение»); термин ввел в обиход в 1899 году английский химик Томас Мартин Лоури (1874–1936), чьи основные работы посвящены изучению оптической активности органических соединений. При мутаротации происходит превращение одного аномера в другой. Термин аномер происходит от греч. ano – «вверх, выше» и meros – «часть, доля»; аномеры отличаются конфигурацией ацетального атома углерода (аномерного центра). А по предложению Вант-Гоффа асимметрический центр, вызывающий оптическую активность, называется ротофором.
Простейшие моносахариды – тетрозы (эритроза и треоза) с четырьмя атомами углерода в цепи. Изомерных пентоз (пять атомов углерода) строения СН2ОН – (СНОН)3–СНО уже больше; это рибоза, ликсоза, арабиноза и ксилоза, которые отличаются расположением в пространстве трех гидроксильных групп. Еще больше гексоз – их восемь (аллоза, альтроза, глюкоза, манноза, гулоза, идоза, галактоза, талоза). Для запоминания названий гексоз также существует мнемоническая фраза (на английском): All Altruists Gladly Make Gum In Gallon Tanks. Причем эта фраза дает не только сами названия, но и определенный порядок следования гексоз (их можно найти, например, в учебнике А. Е. Чичибабина), которые последовательно производятся из глицеринового альдегида через две тетрозы и четыре пентозы.
