Структура белка и искусство оригами

Структура белка и искусство оригами

Белковые молекулы, обладающие одной и той же структурой, формируют свои надмолекулярные образования под влиянием различных факторов в объемном, шарообразном виде или в виде фальцованных плоскостей.

Из детского увлечения бумажными самолетиками мы знаем, как ловкие руки могут изменить свойства обычного листа бумаги, превращая его в летающий объект. Число поклонников древнейшего японского искусства оригами, превращающего плоский лист в произведение искусства, все увеличивается. Современная наука и индустрия также пытаются использовать потенциал, заложенный в технике складывания плоскостей.

Природа владеет этой техникой в совершенстве, ведь для этого у нее было достаточно времени — миллионы лет. Стоит лишь посмотреть на совершенную, требующую минимального пространства, форму раскрывающихся листьев и бутонов цветов.

Биофизики пытаются раскрыть тайну укладывания протеинов, составляющих основу человеческого организма. Эта их способность, до сих пор не вызывающая интереса, может вести к изменению свойств протеинов. «Плохо» уложенные протеины, как и плохо построенный бумажный самолетик, теряют способность к выполнению своих функций, и это может вести к неизлечимым заболеваниям, таким как БА.

Очевидно, что объемно-шарообразная структура является оптимальной с точки зрения пространственного заполнения мозга, и обеспечивает нормальную пропускную способность для информационных потоков, а фальцованно-плоскостная структура, являющаяся результатом процесса слияния плоскостей между собой, становится нерациональной, занимает много места и может служить препятствием для них.

Действительно, кажется, что глупые и умные люди отличаются друг от друга именно пространственным распределением активной деятельности в мозге, и, прежде всего, в районе его больших полушарий. Благодаря современной медицинской технике стало возможным визуализировать картину возбуждения различных областей головного мозга. Посредством одного из вариантов энцефалографии — электроэнцефалографии (ЭЭГ), — группе ученых института психологии университета в Граце (Австрия) удалось показать, что мозг умных людей пространственно селективно или фокусировано активен, когда он прорабатывает когнитивные задания. Менее умные люди должны больше напрягать свой мозг при решении задач, активируя при этом области, не связанные непосредственно с решением поставленной задачи.

Итак, многие теоретические предположения о развитии процессов старения и БА проверены и подтверждены экспериментально.

И тем не менее современные теоретические обоснования и многочисленные эксперименты не подтвердили значительной общности между процессом нормального старения, с его клеточной гибелью и процессом протекания БА. Как мы уже видели, при БА наступает атрофия не всей клетки, а только ее нервных окончаний. Это нарушает способность клетки принимать и передавать информацию дальше.

Атрофия поражает до 50 % всех нервных клеток мозга. Наш организм синтезирует особые белки, выполняющие задачу регенерирования возникающих повреждений. В силу некоторых причин этих белков производится гораздо больше, чем необходимо для поддержания динамического равновесия. Будучи нерастворимыми, они оседают в мозге в виде фальцованно-плоскостных структур, препятствуя межнейронным контактам.

Информационный сигнал, несущий в себе элемент обучения, встречает на своем пути труднопроходимые препятствия в виде ?-фальцованных конструкций отложений и затрачивает много энергии, возбуждая ненужные, непосредственно не связанные с оптимальным путем и назначением прохождения сигнала области мозга.

Этот тлеющий пожар болезни, первоначально без дыма и огня, в течение 30 лет распространяется в мозге до тех пор, пока пострадавший не перестает чувствовать и вести себя нормально в повседневной жизни.

Бейройтер и его австралийский коллега Колин Л. Мастерс при помощи высокоспециализированного реагента открыли амилоидные отложения даже в мозге 50-летнего человека. Это указывало на процесс появления «тлеющего пожара», который ведет к полному поражению нервных клеток и подавлению контактов между ними. Была изучена ткань мозга 3000 умерших людей различных возрастных групп. «С возрастом, — заявляют на основании своих опытов ученые, — все большее количество людей имеют в мозге амилоидные отложения, не проявляя при этом никаких признаков наличия болезни памяти».

Если в мозге людей моложе 45 лет исследователи из Германии и Австралии не нашли и следов амилоида, то у 20 % 50-60-летних людей уже были обнаружены амилоидные отложения. Среди 81-90-летних, где 20–30 % страдают БА, уже у 80 % они имеются.

У людей весьма преклонного возраста, находящихся в здравом уме и твердой памяти, установлено наличие защитных генов, таких как АроЕ-3 и некоторых медь— и цинкосодержащих энзимов, которые делают безопасными радикалы кислорода. В результате в нейроновые потоки поступает меньше АРР и вырабатывается меньше амилоида.

Таким образом, существующее до последнего времени мнение, что в мозге у всех пожилых людей откладывается амилоид, не подтверждается. Основанием для этого ошибочного предположения был и остается до сих пор сравнительно консервативный процесс исследования БА. Прежде чем были открыты иммунологические реагенты, в распоряжении патологоанатомов и невропатологов находились недостаточные и неточные средства для идентификации амилоидных отложений. Но тем не менее корелляционная зависимость между возрастом и амилоидными отложениями налицо. Это позволило Бейройтеру, учитывая также результаты немецко-австралийских светил, сделать чудовищное предположение: «Если мы будем жить достаточно долго, то все мы потеряем разум».

Это предположение Бейройтер подтверждает и результатами проверки больных с синдромом Дауна. Как известно, все они умирают от БА только в том случае, если живут относительно долго, что стало возможным благодаря всеобъемлющему медицинскому уходу. 21-я хромосома, которая повторена у Даун-пациентов, как мы уже много раз отмечали, не дважды, а трижды, является ответственной за раннее начало болезни. После 50 лет все больные синдромом Дауна имеют отложения амилоида в мозге.

Самый молодой пациент, в мозге которого были найдены амилоидные отложения, был в возрасте I 3 лет. Каждый второй из 40-летних Даун-пациентов страдают БА, а после 60 лет уже каждый из них болен БА. Таким образом, инкубационный период БА — около 30 лет.