美國,馬薩諸塞理工學院的實驗室。
一位坐在計算機前的女士按下鍵盤上的一個鍵,於是,顯示器上出現的一些明亮的針狀枝杈很快就長出一個個紅色的、白色的和紫色的“葡萄”。她轉動一個旋鈕,屏幕上的圖便旋轉起來。當她繼續轉動一些按鈕和按下一些鍵時,屏幕上又出現另一串“葡萄”,然後,這串“葡萄”非常緩慢地漂向原先的那一串“葡萄”。
她聚精會神地注視著屏幕。兩串“葡萄”離得越來越近了,終於非常緊密地結合在一起,就像兩艘宇宙飛船對接那樣。於是那位女士把背靠在椅子上,鬆了一口氣。
這是怎麼回事?是在玩電子遊戲中取勝了嗎?從某種意義上確實可以這麼說,因為她做的事有可能使人類取得最大的勝利——生產出第一種能治愈肺氣腫(一種能導致死亡的疾病)的藥物。
這位女士是化學家林奇。現在有許多不同領域的科學家正在利用計算機尋找更有效、更安全的新藥,她正是這支特殊兵種中的一員。
她的監視器屏幕上的每顆“葡萄”代表一個原子,而那些“樹杈”則是把原子結合成分子的化學鍵。分子就是屏幕上那兩串“葡萄”。其中的一個分子非常像肺彈性蛋白——這是人體產生的一種蛋白質,它具有消除被損壞的肺組織的功能。當人得了肺氣腫這種病後,這種蛋白質一反常態,反而會破壞健康的肺組織。屏幕上的另一個分子則代表某種要與肺彈性蛋白對接的藥物分子。
藥物分子要進行對接的位置是彈性蛋白酶分子表麵上的一個關鍵部位。這個位置科學家稱它為結合點,它負責實現彈性蛋白酶分子的清除工作。但是,當彈性蛋白酶分子起反常作用去破壞肺氣腫病人的健康肺細胞時,恰恰是這個結合點出了問題。
科學家研究發現,在正常情況下,結合點上有一頂合適的蛋白質“帽子”,扣得緊緊的,並且總是原位不動。直到人體需要清除被損壞的肺細胞時,這頂帽子才掉下來,這樣,彈性蛋白酶分子的結合點就能同受傷細胞表麵對接,然後彈性蛋白酶分子中的物質就會把受傷細胞消滅。
肺氣腫病人的彈性蛋白酶分子的“帽子”是不正常的。林奇的計劃是設計出一種人工帽子去代替那些天然的不正常的帽子。她在屏幕上創造出的藥物分子就是她初步設計出的這種帽子。
事實上,一切藥物都是靠這種原理起作用的:它們的形狀必須同某一特定的生物物質,通常是與我們體內的蛋白質的結合點密合。
現在,計算機在設計藥物方麵正起著日益重要的作用,比如:
(1)治療高血壓的藥物:人體中有一種叫做高血壓蛋白酶原的物質,在高血壓病中起著很壞的作用,數家醫藥公司正在設計一些能與它對接並抑製其作用的分子。
(2)抗癌藥:原理也是同癌細胞對接並把癌細胞殺死,但許多藥也會攻擊健康的細胞。因此,研究者正在用計算機尋找一種隻存在於癌細胞上的蛋白質,以便設計出與它對接的抗癌藥。
(3)抗艾滋病藥物:方法是設計一些能同艾滋病病毒表麵蛋白質結合點相對接的小分子,現在雖然已經認證出艾滋病病毒蛋白的氨基酸係列,但還不知道蛋白質結構的形狀。
(4)人工抗體:也是尋找一些抗體,使它們與病毒或其他有害微生物的結合點完全對接,這樣它們就不能與人體正常細胞對接了,同時,抗體還可以讓其他免疫細胞來消滅病毒。
(5)消炎藥:這些藥應該能與在局部引起關節炎的蛋白質對接。
隨著人們對蛋白質的結構越來越了解,計算機軟件設計得越來越好,用計算機設計藥物的前途將無限廣闊。