Найден фермент, отвечающий за метаболизм наркотических веществ

Исследование, проведенное учеными из Университета Северной Каролины (Chapel Hill) впервые сообщает о молекулярных механизмах детоксикации и метаболизма таких опасных соединений как кокаин и героин. Были изучены первые этапы расщепления и выведения этих соединений.

Полученные результаты могут иметь две потенциальных области применения. Во-первых, их можно использовать для лечения кокаиновых передозировок, а во вторых, эта же самая система может применяться для лечения после поражения целым рядом химических веществ, таких как зарин, зоман и VX-газ.

Исследование, опубликованное в онлайновой версии журнала Nature Structural Biology, представляет кристаллическую структуру белка человеческой карбоксилэстеразы 1 (или hСE1). Этот фермент встречается в клетках многих органов человека – печени, тонком кишечнике, почках, легких, половых железах и клетках-мусорщиках. В меньшей концентрации он так же встречается в плазме.

В своем исследовании, проведенном под руководством д-ра Matthew R. Redinbo, авторы описывают каким образом фермент hСE1 принимает участие на первом этапе расщепления кокаина и героина. Исследователи определили кристаллическую структуру фермента в комплексах с аналогами кокаина и героина. Ими было выявлено, что фермент может связываться с двумя молекулами кокаина одновременно и катализирует механизм его расщепления. Эти данные дают надежду на лечение передозировок наркотиков.

Авторы считают, что их ближайшая задача – создать более активную форму фермента, специфичную для кокаина. Это можно сделать, произведя несколько мелких изменений в его аминокислотной последовательности, что усилит метаболическую эффективность. При своевременном введении фермента человеку, пострадавшему от передозировки, белок инициирует расщепление наркотика прежде, чем тот начнет оказывать свое разрушительное воздействие.

Американская армия сейчас настойчиво стремится найти применение этому ферменту в качестве профилактики и противоядия от разнообразного химического оружия, такого как зарин, газ VX и т.п. По химическому строению эти яды относятся к группе органофосфатов, воздействующих на нервную систему. Без знания первичной структуры фермента, можно было только наугад пытаться изменить его строение для улучшения эффективности его работы – полагает д-р Redinbo. Теперь можно работать с открытыми глазами.

Идея военных заключается в введении фермента в качестве профилактики до начала военных действий, поскольку у него длинный период полураспада в сыворотке, что обеспечивает несколько суток защиты. Химическое оружие нервно-паралитического действия убивает, воздействуя на нервные окончания по всему телу, в частности и в дыхательной системе. Фермент можно вводить в виде инъекции или вдыхать, он вряд ли вызовет иммунную реакцию, поскольку является человеческим белком.

Так же было высказано предположение о влиянии этого энзима на метаболизм холестерола, точнее на транспорт холестерола в/из печени. Возможно, эта функция была первична в эволюционном плане. Изученная структура фермента hCE1 позволит создать его более эффективные формы для военных и гражданских нужд – считают авторы исследования.

Источник: Rusbiotech.ru