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第21章 电脑设计药物

美国,马萨诸塞理工学院的实验室。

一位坐在计算机前的女士按下键盘上的一个键,于是,显示器上出现的一些明亮的针状枝杈很快就长出一个个红色的、白色的和紫色的“葡萄”。她转动一个旋钮,屏幕上的图便旋转起来。当她继续转动一些按钮和按下一些键时,屏幕上又出现另一串“葡萄”,然后,这串“葡萄”非常缓慢地漂向原先的那一串“葡萄”。

她聚精会神地注视着屏幕。两串“葡萄”离得越来越近了,终于非常紧密地结合在一起,就像两艘宇宙飞船对接那样。于是那位女士把背靠在椅子上,松了一口气。

这是怎么回事?是在玩电子游戏中取胜了吗?从某种意义上确实可以这么说,因为她做的事有可能使人类取得最大的胜利——生产出第一种能治愈肺气肿(一种能导致死亡的疾病)的药物。

这位女士是化学家林奇。现在有许多不同领域的科学家正在利用计算机寻找更有效、更安全的新药,她正是这支特殊兵种中的一员。

她的监视器屏幕上的每颗“葡萄”代表一个原子,而那些“树杈”则是把原子结合成分子的化学键。分子就是屏幕上那两串“葡萄”。其中的一个分子非常像肺弹性蛋白——这是人体产生的一种蛋白质,它具有消除被损坏的肺组织的功能。当人得了肺气肿这种病后,这种蛋白质一反常态,反而会破坏健康的肺组织。屏幕上的另一个分子则代表某种要与肺弹性蛋白对接的药物分子。

药物分子要进行对接的位置是弹性蛋白酶分子表面上的一个关键部位。这个位置科学家称它为结合点,它负责实现弹性蛋白酶分子的清除工作。但是,当弹性蛋白酶分子起反常作用去破坏肺气肿病人的健康肺细胞时,恰恰是这个结合点出了问题。

科学家研究发现,在正常情况下,结合点上有一顶合适的蛋白质“帽子”,扣得紧紧的,并且总是原位不动。直到人体需要清除被损坏的肺细胞时,这顶帽子才掉下来,这样,弹性蛋白酶分子的结合点就能同受伤细胞表面对接,然后弹性蛋白酶分子中的物质就会把受伤细胞消灭。

肺气肿病人的弹性蛋白酶分子的“帽子”是不正常的。林奇的计划是设计出一种人工帽子去代替那些天然的不正常的帽子。她在屏幕上创造出的药物分子就是她初步设计出的这种帽子。

事实上,一切药物都是靠这种原理起作用的:它们的形状必须同某一特定的生物物质,通常是与我们体内的蛋白质的结合点密合。

现在,计算机在设计药物方面正起着日益重要的作用,比如:

(1)治疗高血压的药物:人体中有一种叫做高血压蛋白酶原的物质,在高血压病中起着很坏的作用,数家医药公司正在设计一些能与它对接并抑制其作用的分子。

(2)抗癌药:原理也是同癌细胞对接并把癌细胞杀死,但许多药也会攻击健康的细胞。因此,研究者正在用计算机寻找一种只存在于癌细胞上的蛋白质,以便设计出与它对接的抗癌药。

(3)抗艾滋病药物:方法是设计一些能同艾滋病病毒表面蛋白质结合点相对接的小分子,现在虽然已经认证出艾滋病病毒蛋白的氨基酸系列,但还不知道蛋白质结构的形状。

(4)人工抗体:也是寻找一些抗体,使它们与病毒或其他有害微生物的结合点完全对接,这样它们就不能与人体正常细胞对接了,同时,抗体还可以让其他免疫细胞来消灭病毒。

(5)消炎药:这些药应该能与在局部引起关节炎的蛋白质对接。

随着人们对蛋白质的结构越来越了解,计算机软件设计得越来越好,用计算机设计药物的前途将无限广阔。

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