По приблизительным оценкам лекарственные препараты, постоянно используемые в клинической практике, имеют свыше 500 целевых структур в человеческом организме, воздействуя на которые лекарственные соединения реализуют свой терапевтический эффект. Но каким бы ни было число мишеней, количественно они все равно уступают многообразию белков, задействованных в биохимических процессах организма. Несмотря на то, что по мере изучения белков, принимающих участие в развитии патологических состояний, их стараются использовать в качестве очередной мишени для терапевтического воздействия, путь от определения гена, ответственного за синтез того или иного белка, до понимания функции белка и его роли в клеточных и организменных процессах долог и тернист.

Для многих белков, кодируемых в человеческом геноме, определено их отношение к тому или иному семейству, что возможно благодаря сравнительному анализу последовательностей: извлекается кодирующая геномная последовательность, определяется транслируемая часть гена, составляется последовательность белкового продукта, производится поиск сходных для этой последовательности известных белков.

Однако как выглядит пространственная структура белка, для которого выявлена какая-либо последовательность аминокислот? Какие лиганды белок способен распознавать и связывать и какой биохимический толк в его работе?

Ответы на эти вопросы уже не получить без серии серьезных экспериментов. Но для начала немного разберемся вот в чем: хотелось бы сразу определить, что под биохимической функцией белка подразумевается по сути то, чем является это белок – протеаза, ионный канал, переносчик или что угодно другое, но данная информация о белке, увы, не даст нам сразу представления и о системных задачах белка, которые он выполняет в пределах клетки или же целого организма. За это ответственна пространственная структура белка, именно потому к ее изучению приковано столько внимания ученых. Уже на сегодняшний день для многих семейств генов удалось определить структуру всех их членов, а вот расшифровка пространственной организации соответствующих белков требует существенных затрат и потому запаздывает.

Также хотелось бы обратить ваше внимание на основные обобщенные концепты для разработки любого нового лекарственного вещества: то есть, будет ли данное соединение ингибитором, агонистом, антагонистом или же аллостерическим регулятором. Как будет выглядеть любой из представителей данных групп, определяется структурой мишени, на которую данное соединение будет направлено.

Прежде, чем рассмотреть взаимодействие лекарственных соединений с их мишенями, вспомним, каким образом происходит подготовка субстратов в организме. Ни один метаболический путь, синтез или регуляторный процесс не обходится без катализаторов.

Табл. 1. Классификация ферментов. Четырехзначный шифр для каждого фермента подразумевает его класс, подкласс, подподкласс и индивидуальный номер фермента.