Энзимы защитят от нервно-паралитического оружия

Стандартное средство защиты от отравляющих газов.

Междисциплинарная группа ученых из Научного института Вейцмана создала фермент, защищающий от нервно-паралитических фосфорорганических отравляющих веществ (ОВ). Введение в организм небольшого количестваэтого исследования недавно опубликованы в журнале Nature Chemical Biology. фермента позволяет обезвредить ОВ до того, как нервы и мышцы будут необратимо повреждены. Результаты

Защита от нервно-паралитических ОВ является важнейшим компонентом системы обороны государства. Эти сильнодействующие отравляющие вещества могут применяться армией врага и террористическими организациями и представляют угрозу для военных и гражданского населения. К сожалению, существующие средства защиты и лекарства имеют ограниченную эффективность.

Нервно-паралитические агенты нарушают химическое сообщение между нервными и мышечными клетками, вызывая потерю мышечного контроля, что в конечном итоге приводит к смерти от удушья. Нервно-паралитические ОВ вмешиваются в деятельность ацетилхолинэстеразы, фермента, ответственного за распад молекул химического «почтальона» – ацетилхолина. В результате ацетилхолин продолжает бесконечно передавать мышцам всего тела устаревшие приказы и заставляет их беспорядочно сокращаться.

Существует ряд лекарственных препаратов, которые используются для лечения случаев отравления нервно-паралитическими ОВ. Однако они эффективны только при воздействии малых количеств ОВ и не обеспечивают защиту от высоких доз, а также не могут противостоять всем типам нервно-паралитических ОВ, да еще и обладают серьезными побочными эффектами. Увы, в дополнение ко всем этим недостаткам, они также не могут предотвратить или излечить повреждения головного мозга и двигательных нервов, вызванные поражением ОВ.

Идеальным решением проблемы является использование ферментов – белков, которые ускоряют химические реакции. Они могли бы захватить и разрушить агенты нервно-паралитического действия, прежде чем те свяжутся с ацетилхолинэстеразой. Таким образом можно избежать главных симптомов отравления и защитить организм от серьезных повреждений. Основным препятствием на пути реализации этой идеи, является тот факт, что отравляющие вещества нервно-паралитического действия являются искусственными материалами, а следовательно, эволюция не выработала соответствующих природных ферментов.

Для разработки защиты от ОВ ученые выбрали фермент PON1, который в человеческом теле разрушает продукты окисления жиров, накапливающиеся на стенках кровеносных сосудов, и тем самым предотвращает атеросклероз. Выяснилось, что PON1 слабо, но воздействует на соединения, принадлежащие к семейству ОВ нервно-паралитического действия. С помощью метода направленной эволюции (выбора необходимого типа фермента среди множества мутаций), ученые надеются значительно повысить эффективность PON1.

Уже удалось добиться некоторых успехов: после нескольких раундов поиска нужной мутации удалось создать фермент, способный разрушать зоман и циклозарин, прежде чем эти отравляющие вещества воздействуют на ацетилхолинэстеразу. Дальнейшие эксперименты показали, что при профилактическом применении этих ферментов подопытные животные смогли без серьезных негативных последствий пережить высокую дозу вышеуказанных нервно-паралитических ОВ.

Ученые планируют дальнейшее совершенствование своего препарата с целью создания профилактического лечения, которое сможет защитить от всех типов существующих нервно-паралитических отравляющих веществ. Также исследователи надеются, что удастся разработать высокоэффективные ферменты, которые смогут очень быстро нейтрализовывать воздействие ОВ непосредственно после отравления. Это могло бы помочь в ликвидации последствий неожиданного применения ОВ, например, в случае теракта.

Источник

«Счастье дается только знающим. Чем больше знает человек, тем резче, тем сильнее он видит поэзию земли там, где ее никогда не найдет человек, обладающий скудными знаниями»

Константин Паустовский

Файлы

Пределы роста. 30 лет спустя

Гориллы в тумане

Маркс, Энгельс и Ленин о науке и технике

А.С.Пушкин. Полное собрание сочинений