Молекула-матрица всего лишь задаёт взаиморасположение компонентов синтезируемой молекулы. Управление атомами для образования высокоэнергичной связи включается тогда, когда подходящий атом или радикал оказывается в подходящем объёмчике, т. е. «на своём месте» в составе будущей молекулы. Каждый такой объёмчик, в котором может включиться это самое управление, должен иметь пространственную привязку. Роль вещественных маркеров для этой привязки могут играть, например, периферийные атомы на недостроенной молекуле, но при этом, как уже отмечалось, биосинтез возможен лишь путём последовательной достройки. Зато молекула-матрица — это полный набор вещественных маркеров, задающих строение нужной молекулы.
Управляемый матричный биосинтез может выглядеть не так уж сложно, как это обычно полагают. В самых общих чертах, может происходить следующее. Молекула ДНК спроектирована восхитительно: одномоментным воздействием с программного уровня возможно так ослабить связи на её заданном участке, что соответствующий отрезок одной из цепочек вывалится из неё с сохранением последовательности нуклеотидов. Через некоторое время — еще одно переключение с программного уровня, и брешь в цепочке быстро заполняется по принципу комплементарности. Таким образом, ДНК восстанавливается в исходное состояние, а извлечённый из неё нужный отрезок цепочки нуклеотидов, который учёные в шутку называют информационной РНК, используется как молекула-матрица. Важно отметить, что соответствия между триплетами нуклеотидов в молекуле-матрице и аминокислотами в синтезируемой молекуле белка заданы отнюдь не на основе химического сродства между триплетами и аминокислотами. Эти соответствия заданы программными средствами, о чём свидетельствует хотя бы тот факт, что одна и та же аминокислота может кодироваться различными триплетами. Итак, щелчок с программного уровня — и начинается строительство: у молекул аминокислот, которые попадают на «свои» места, пространственно обозначенные с помощью молекулы-матрицы, включается механизм образования пептидных связей с соседями. Это чудесное действо происходит сразу вдоль всей цепочки «посадочных мест», обозначенных в пространстве молекулой-матрицей. При этом исключена возможность ошибочной посадки аминокислоты из-за неоднозначного прочтения цепочки триплетов — ведь чтение можно начать с любого места. Такие ошибки были бы возможны, если посадочные места аминокислот были бы обусловлены химической согласованностью с триплетами. Иное дело — посадочные места, формируемые программными средствами: положения этих посадочных мест относительно молекулы-матрицы заданы однозначно. И вот, поскольку здесь синтез ведётся сразу на всей длине молекулы, то скорость его несоизмеримо выше, чем при последовательном достраивании. Матричный биосинтез даёт возможность штамповать первичные структуры белков, тратя на гигантскую молекулу ненамного больше времени, чем на самую простенькую. Похоже, матричный биосинтез выжимает из химической кинетики атомов и радикалов всё, что только можно — если, конечно, ферменты под ногами не путаются. Это не шутка: если хотите замедлить матричный биосинтез «в триллионы раз», то окружите молекулу-матрицу толпой малоподвижных макромолекул, и дело будет в шляпе.
Молекулярные биологи вольны не верить в то, что химические процессы в живых организмах управляются с программного уровня, и вольны не верить в то, что кто-то организовал это управление. Пусть эти неверующие молекулярные биологи продолжают свои игры в ферментюльки.
Март — май 2004.
Как резонируют белки
Молекулярная биология полагает, что последовательность аминокислот в пептидной цепочке полностью определяет строение молекулы белка, а, значит, и её физико-химические свойства, а, значит, и её биологические функции. Из этого подхода следует, что если искусственно воспроизвести такую же последовательность аминокислот, как и в каком-либо «природном» белке, то искусственный белок будет представлять собой в биохимическом отношении то же самое, что и «природный». Опыт опровергает эти наивные надежды: искусственные белки, в лучшем случае, не выполняют никаких биологических функций, хуже того — они оказываются сильными аллергенами.