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分子经纪人——药物眼中的活靶子
央视国际 2003年12月10日 12:43
如今明星大腕都时兴有自己的经纪人。一则可以省去他们不少繁琐的事情，二则可以规范地投入到市场经济的浪潮中去；在生命的世界里，每一种基因、每一种蛋白质也都拥有自己的“经纪人”，而且这些“经纪人” 也同样是蛋白质。更有趣的是，蛋白质不仅成为了蛋白质的“经纪人”，同时也成了生命活动中所有重要分子的经纪人，比如葡萄糖、脂肪酸、核苷酸等分子都有自己的“经纪人”。这些支撑生命活动的分子 “经纪人”，在生物的世界里统称作“酶”。
在生命的世界里，淀粉、脂肪和蛋白质发挥着至关重要的生理作用。但它们并不能自动地发生化学反应，它们必须借助自己的“经纪人”——酶的帮助才能行使功能。而且，淀粉有淀粉自己的酶，脂肪有脂肪的酶；淀粉酶做不了脂肪酶的工作，脂肪酶也做不了蛋白酶的工作。这就像房地产经纪人不能代理歌唱家经纪人的业务一样，它们各有各的技术、各有各的卖家和买家。
酶是一种特殊的蛋白质，它们广泛存在于细胞内外。在各种分子反应中酶总是充当催化剂的角色。许多无生命的简单分子经过酶的催化，就能变成重要的活性分子。比如氨基酸经过合成酶的催化就能形成胰岛素。虽然酶不直接参与分子之间的化学反应，但却提供了一个促成双方发生反应的条件。事实上，生命所需的各种活性分子都要在各自酶的帮助下才能被生产出来。
酶的种类——也就是分子经纪人的种类虽然各式各样，但它们都有一个共同的特点：这就是能够为它们的“东家”——科学上叫做底物的各种原材料分子提供一个充满活力的舞台。各种生命分子只有在酶精心设计和包装的舞台上才能施展自己的本领。
酶的种种设计、包装本领又有点像巧手的裁缝，能够把各种纺织材料裁剪成一段段、一片片，然后又在精心设计中被一块块地缝合；酶为各种分子提供的服务也和裁缝相似，分解酶促成物质的分解，而合成酶则负责物质的合成。在分解酶的帮助下，分子中的卖点就会被一个个分离出来，使被分解后的产物能充分发挥作用；如果是在合成酶的帮助下，一种分子就会与另一种分子合并，形成新的活性分子，发挥生理作用。合成酶、分解酶在细胞里各司其职，互不干扰。在分子的世界，各种酶的专业化程度极高，分工比人类社会更明确，因此工作效率也更高。
食物进入身体时首先遇到的是分解酶。比如唾液中的淀粉酶在口腔里就能把粮食分解成糖，所以我们吃东西能感觉到甜味儿。胃液和小肠里也存在着大量各种各样的分解酶，他们随时能把食物中的各种大分子分解成小分子，比如把烙饼面条变成葡萄糖，把奶油蛋糕巧克力变成脂肪酸和氨基酸。因为只有把食物分解成像葡萄糖和脂肪酸这样的小分子，我们的肠道才能吸收，所以分解酶的种类极其丰富，从口腔到小肠越往下越密集。
消化道对药物来说也是进入体内的第一道关卡。因为消化道的各种分解酶不仅能分解食物，也能分解药物。所以搞药物设计的人首先要了解的就是分解酶和肝脏中各种五花八门的转化酶。事实上，许多容易被消化酶分解的药物只有通过静脉注射或舌下给药才有效。但是静脉注射是损伤性的办法，会带来许多其他的危险。
现在，人们享用过的美味佳肴，在各种分解酶的帮助下开始分解。比如淀粉类的食物最终都被分解成了葡萄糖分子；奶油和脂肪类的食物被分解成了脂肪酸分子；而各种富含蛋白质的肉类食物被分解成了氨基酸分子。食物被分解成小分子才能够顺利通过肠系膜进入血液循环。一旦进入血液循环，变成小分子的食物就可以随着血液流遍人的全身，到达需要这些营养的组织器官。但即使到了这时，我们身体里的细胞还是不能很好地利用它们，因为细胞还需要另外一些酶的帮助，才能把血液中的营养成分吸收到细胞里面去。
这就像整个人类社会共同面临的就业问题：虽然我们已经经过了各种培训、具备了各种技能，但可能仍然找不到合适的工作；另一方面，很多工作也同样找不到合适的人才！一个人才如果不能进入需要他的单位，还是学无所用！就如同淀粉终于变成了葡萄糖分子，但是如果不能被细胞利用就成了糖尿病的祸根！所以，任何单个的分子如果进不到细胞里面，它们就根本不可能在细胞中发挥的各自的生理功能。
应该说在生命分子的就业市场里，葡萄糖的就业命运比任何一个求职者都要好， 因为人类在进行运动、思考等生命活动时，非常需要细胞提供一种叫做ATP的分子。这种分子是细胞中各种化学反应的能量，它很像人类社会运转时必不可少的石油和电力。细胞里有专门生产ATP的高效装置，而生产ATP的原料就是葡萄糖分子。有了充足的能量供应，细胞的生理活动才能正常进行，人的生命才有活力。但是如果没有酶的帮助，葡萄糖分子根本不能成为生产ATP的原材料。
在正常的生理状态下，葡萄糖分子很快会被肌肉和脑细胞上一大堆的酶盯上，因为这些细胞最需要大量的葡萄糖作为生产ATP的原料。如果血液中葡萄糖太多，一时用不完，细胞也不会让葡萄糖分子在血液中待业，它们会把葡萄糖变成糖原储存起来。糖原其实是一种分子压缩饼干，在细胞里常常储藏着许多糖原，这样在细胞需要的时候就可以随时用它来产生能量。
但是各种细胞怎么知道血液中的葡萄糖是多了还是少了？在细胞分子的世界里，酶分子结构中不仅存在专门撮合化学反应的活性部位，而且许多酶分子还与细胞表面的受体有着千丝万缕的联系。我们把酶称为分子经纪人，就是因为他们非常了解细胞市场的需求，这也是一个经纪人必备的本领。
其实在现代社会里，经纪人一般同时都具有两个特征：一是撮合各个经济实体，二是把市场需求信息反馈给生产者。那么撮合的能力在酶分子上就表现为分解和合成的能力；而在信息传递方面酶分子就表现为与细胞内外的各种激素和受体都有密切的联系。激素就像市场经济中的货币，在各种生命活动中是一种调节性的分子。某一种激素一旦和细胞膜上的受体结合，它们立刻就会激活相应酶的活性，酶有了活性就开始组织生产各种生命所需的分子，最终形成的产品一定是最初的激素所追求的。
比如房地产的经纪人一旦发现房地产存在着市场利润，它就会异常活跃，不断搭建买卖之间的桥梁。而在生命的世界里，我们通常说的激素就是买卖双方中存在的利润，一些重要的蛋白酶常常又与细胞内外的各种激素有着千丝万缕的联系。酶让哪些分子反应、不让哪些分子反应，都和给他报信儿的激素有关，激素对酶的刺激最终就是在决定各种分子的命运。
比如胰岛素就是一种激素，它能发出信号，让血液中的葡萄糖分子进入细胞转化成ATP。如果胰岛素缺乏，糖尿病就会发生，那么注射胰岛素，糖尿病就可以得到治疗；如果细胞上的酶和受体出了毛病，就如同连接市场和生产的经纪人出了问题，葡萄糖分子也不能被利用或储存,糖尿病同样会发生，而这恰恰是更多的糖尿病发生的原因。
酶的优势有时又是它的弱势。酶的活性部位往往是最容易受攻击的地方，当然也是现代药物设计人员瞄准的目标。可以说，酶为人类造就了一个药物分子设计的新行业。
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