分子經紀人——藥物眼中的活靶子

央視國際 2003年12月10日 12:43

　　如今明星大腕都時興有自己的經紀人。一則可以省去他們不少繁瑣的事情，二則可以規範地投入到市場經濟的浪潮中去；在生命的世界裏，每一種基因、每一種蛋白質也都擁有自己的“經紀人”，而且這些“經紀人” 也同樣是蛋白質。更有趣的是，蛋白質不僅成為了蛋白質的“經紀人”，同時也成了生命活動中所有重要分子的經紀人，比如葡萄糖、脂肪酸、核苷酸等分子都有自己的“經紀人”。這些支撐生命活動的分子 “經紀人”，在生物的世界裏統稱作“酶”。

　　在生命的世界裏，澱粉、脂肪和蛋白質發揮著至關重要的生理作用。但它們並不能自動地發生化學反應，它們必須借助自己的“經紀人”——酶的幫助才能行使功能。而且，澱粉有澱粉自己的酶，脂肪有脂肪的酶；澱粉酶做不了脂肪酶的工作，脂肪酶也做不了蛋白酶的工作。這就像房地産經紀人不能代理歌唱家經紀人的業務一樣，它們各有各的技術、各有各的賣家和買家。

　　酶是一種特殊的蛋白質，它們廣泛存在於細胞內外。在各種分子反應中酶總是充當催化劑的角色。許多無生命的簡單分子經過酶的催化，就能變成重要的活性分子。比如氨基酸經過合成酶的催化就能形成胰島素。雖然酶不直接參與分子之間的化學反應，但卻提供了一個促成雙方發生反應的條件。事實上，生命所需的各種活性分子都要在各自酶的幫助下才能被生産出來。

　　酶的種類——也就是分子經紀人的種類雖然各式各樣，但它們都有一個共同的特點：這就是能夠為它們的“東家”——科學上叫做底物的各種原材料分子提供一個充滿活力的舞臺。各種生命分子只有在酶精心設計和包裝的舞臺上才能施展自己的本領。

　　酶的種種設計、包裝本領又有點像巧手的裁縫，能夠把各種紡織材料裁剪成一段段、一片片，然後又在精心設計中被一塊塊地縫合；酶為各種分子提供的服務也和裁縫相似，分解酶促成物質的分解，而合成酶則負責物質的合成。在分解酶的幫助下，分子中的賣點就會被一個個分離出來，使被分解後的産物能充分發揮作用；如果是在合成酶的幫助下，一種分子就會與另一種分子合併，形成新的活性分子，發揮生理作用。合成酶、分解酶在細胞裏各司其職，互不干擾。在分子的世界，各種酶的專業化程度極高，分工比人類社會更明確，因此工作效率也更高。

　　食物進入身體時首先遇到的是分解酶。比如唾液中的澱粉酶在口腔裏就能把糧食分解成糖，所以我們吃東西能感覺到甜味兒。胃液和小腸裏也存在著大量各種各樣的分解酶，他們隨時能把食物中的各種大分子分解成小分子，比如把烙餅麵條變成葡萄糖，把奶油蛋糕巧克力變成脂肪酸和氨基酸。因為只有把食物分解成像葡萄糖和脂肪酸這樣的小分子，我們的腸道才能吸收，所以分解酶的種類極其豐富，從口腔到小腸越往下越密集。

　　消化道對藥物來説也是進入體內的第一道關卡。因為消化道的各種分解酶不僅能分解食物，也能分解藥物。所以搞藥物設計的人首先要了解的就是分解酶和肝臟中各種五花八門的轉化酶。事實上，許多容易被消化酶分解的藥物只有通過靜脈注射或舌下給藥才有效。但是靜脈注射是損傷性的辦法，會帶來許多其他的危險。

　　現在，人們享用過的美味佳肴，在各種分解酶的幫助下開始分解。比如澱粉類的食物最終都被分解成了葡萄糖分子；奶油和脂肪類的食物被分解成了脂肪酸分子；而各種富含蛋白質的肉類食物被分解成了氨基酸分子。食物被分解成小分子才能夠順利通過腸係膜進入血液循環。一旦進入血液循環，變成小分子的食物就可以隨著血液流遍人的全身，到達需要這些營養的組織器官。但即使到了這時，我們身體裏的細胞還是不能很好地利用它們，因為細胞還需要另外一些酶的幫助，才能把血液中的營養成分吸收到細胞裏面去。

　　這就像整個人類社會共同面臨的就業問題：雖然我們已經經過了各種培訓、具備了各種技能，但可能仍然找不到合適的工作；另一方面，很多工作也同樣找不到合適的人才！一個人才如果不能進入需要他的單位，還是學無所用！就如同澱粉終於變成了葡萄糖分子，但是如果不能被細胞利用就成了糖尿病的禍根！所以，任何單個的分子如果進不到細胞裏面，它們就根本不可能在細胞中發揮的各自的生理功能。

　　應該説在生命分子的就業市場裏，葡萄糖的就業命運比任何一個求職者都要好， 因為人類在進行運動、思考等生命活動時，非常需要細胞提供一種叫做ATP的分子。這種分子是細胞中各種化學反應的能量，它很像人類社會運轉時必不可少的石油和電力。細胞裏有專門生産ATP的高效裝置，而生産ATP的原料就是葡萄糖分子。有了充足的能量供應，細胞的生理活動才能正常進行，人的生命才有活力。但是如果沒有酶的幫助，葡萄糖分子根本不能成為生産ATP的原材料。

　　在正常的生理狀態下，葡萄糖分子很快會被肌肉和腦細胞上一大堆的酶盯上，因為這些細胞最需要大量的葡萄糖作為生産ATP的原料。如果血液中葡萄糖太多，一時用不完，細胞也不會讓葡萄糖分子在血液中待業，它們會把葡萄糖變成糖原儲存起來。糖原其實是一種分子壓縮餅乾，在細胞裏常常儲藏著許多糖原，這樣在細胞需要的時候就可以隨時用它來産生能量。

　　但是各種細胞怎麼知道血液中的葡萄糖是多了還是少了？在細胞分子的世界裏，酶分子結構中不僅存在專門撮合化學反應的活性部位，而且許多酶分子還與細胞表面的受體有著千絲萬縷的聯絡。我們把酶稱為分子經紀人，就是因為他們非常了解細胞市場的需求，這也是一個經紀人必備的本領。

　　其實在現代社會裏，經紀人一般同時都具有兩個特徵：一是撮合各個經濟實體，二是把市場需求信息反饋給生産者。那麼撮合的能力在酶分子上就表現為分解和合成的能力；而在信息傳遞方面酶分子就表現為與細胞內外的各種激素和受體都有密切的聯絡。激素就像市場經濟中的貨幣，在各種生命活動中是一種調節性的分子。某一種激素一旦和細胞膜上的受體結合，它們立刻就會激活相應酶的活性，酶有了活性就開始組織生産各種生命所需的分子，最終形成的産品一定是最初的激素所追求的。

　　比如房地産的經紀人一旦發現房地産存在著市場利潤，它就會異常活躍，不斷搭建買賣之間的橋梁。而在生命的世界裏，我們通常説的激素就是買賣雙方中存在的利潤，一些重要的蛋白酶常常又與細胞內外的各種激素有著千絲萬縷的聯絡。酶讓哪些分子反應、不讓哪些分子反應，都和給他報信兒的激素有關，激素對酶的刺激最終就是在決定各種分子的命運。

　　比如胰島素就是一種激素，它能發出信號，讓血液中的葡萄糖分子進入細胞轉化成ATP。如果胰島素缺乏，糖尿病就會發生，那麼注射胰島素，糖尿病就可以得到治療；如果細胞上的酶和受體出了毛病，就如同連接市場和生産的經紀人出了問題，葡萄糖分子也不能被利用或儲存,糖尿病同樣會發生，而這恰恰是更多的糖尿病發生的原因。

　　酶的優勢有時又是它的弱勢。酶的活性部位往往是最容易受攻擊的地方，當然也是現代藥物設計人員瞄準的目標。可以説，酶為人類造就了一個藥物分子設計的新行業。