Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

Пенициллиновое дело 3.

Немного собственно химии

В короткий период после возвращения лаборатория, которой руководил отец, продолжала улучшать важные моменты синтеза и выделения пенициллина. После того как Чейну с сотрудниками удалось в результате кропотливой и высококлассной работы определить структуру пенициллина, стало известно, что все полученные путем биосинтеза пенициллины очень близки по своему строению и в основе их молекул лежит бициклическая система, а сами они отличаются природой боковых цепей (четыре варианта), причем все они обладают биологической активностью in vitro (в пробирке), и только один – бензилпенициллин – является собственно лекарством, активным in vivo (в организме).

Все дело в том,что отдельные пенициллины различаются между собой характером бокового радикала, который строится грибом-продуцентом из остатков, находящихся в среде для культивирования органических кислот.

При этом не все кислоты и не с равной эффективностью гриб способен включать в молекулу пенициллина. Эффективность использования органических кислот в качестве предшественников бокового радикала зависит от ряда факторов — таких, как условия культивирования, штамм продуцента, концентрация предшественника, его форма и окисляемость в процессе ферментации и т. д. Основным условием, определяющим использование кислоты в биосинтезе, является ее химическая структура.

Т. П. Верховцевой (1964) были сформулированы основные химические характеристики веществ, которые потенциально могут быть предшественниками. Было отмечено, что веществами, эффективно включающимися в молекулу пенициллина, являются, как правило, различные β-замещенные уксусной кислоты; α-метиленовая группа уксусной кислоты при этом должна быть свободной. Определенную структуру должны иметь кольцевые системы, замещающие водород у β-углеродного атома

уксусной кислоты. Ароматический радикал предшественника не должен содержать более одной, двух замещенных групп. Введение в состав алифатической кислоты спиртовых, кетонных, нитрильных и карбоксильных групп приводит к снижению эффективности ее использования грибом в биосинтезе пенициллина; кислоты, содержащие аминогруппу или атомы галоида, вообще не включаются в молекулу пенициллина. Касаясь биологического значения биосинтеза молекулы пенициллина с определенным радикалом, М. М. Левитов высказывает точку зрения, согласно которой гриб обезвреживает токсический для него продукт, каковым является предшественник, включая его в молекулу антибиотика.

Вещество, добавляемое в среду в качестве предшественника, помимо его основного назначения — построения бокового радикала, может использоваться грибом и по другим путям обмена. При этом некоторые из веществ под воздействием ферментов гриба превращаются в такие соединения, которые в свою очередь могут участвовать в образовании пенициллина. В результате в культуре гриба вместо одного пенициллина накапливается два или несколько новых видов его. Так, например, при биосинтезе бензил — и феноксиметилпенициллинов в определенных условиях культивирования предшественники могут быть окислены ферментными системами гриба до орто — и параоксизамещенных кислот, которые, включаясь в молекулу пенициллина, приводят к образованию новых типов.

Одной из причин высокой эффективности β-замещенных кислот является их сравнительная устойчивость к энзиматическому окислению.

В связи с использованием предшественников не только как структурного компонента молекулы пенициллина существенное внимание должно быть уделено их концентрации в среде. Эмпирически подобранная, оптимальная для биосинтеза концентрация предшественников является значительно выше той, которая необходима грибу для построения молекулы антибиотика. При изучении биосинтеза бензилпенициллина различными штаммами наблюдалась определенная корреляция между окислительной способностью культуры и оптимальной концентрацией предшественника. Штаммы, которые более энергично окисляли фенилуксусную кислоту, для достижения максимального уровня антибиотика в среде требовали присутствия большего количества предшественника, чем те, которые расходовали его более экономно.

При ведении процесса ферментации в промышленных масштабах установление оптимальной концентрации предшественника имеет решающее значение, ибо недостаток его уменьшает биосинтез пенициллина, а избыток токсичен для гриба и отрицательно влияет на качество готового продукта.

Различные штаммы пенициллов отличаются своим отношением к фенилуксусной кислоте или фенилацетамиду как по величине стимулирующего действия предшественников на биосинтез пенициллина, так и по скорости потребления их в процессе ферментации. Потребление фенилуксусной кислоты начинается с первых часов ферментации, причем в первые часы происходит ее окисление, а использование как предшественника — лишь в период биосинтеза пенициллина. Для более полноценного ее использования необходимо обеспечить такие условия процесса, при которых некоторое количество предшественника сохранялось бы в среде примерно в течение трех-четырех суток. С этой точки зрения фенилацетамид является более эффективным предшественником, чем фенилуксусная кислота. Этот факт, по-видимому, можно объяснить тем, что фенилацетамид более медленно окисляется грибом. Сначала происходит его дезаминирование до образования фенилуксусной кислоты, которая затем входит в состав молекулы бензилпенициллина.

В качестве примера, подтверждающего различную окислительную энзиматическую активность относительно фенилацетамида, могут быть приведены опыты Л. М. Лурье (1963), в которых было показано, что штамм № 369 включает в молекулу пенициллина 90% введенного в среду предшественника; штамм № 194 использует 70% на биосинтез пенициллина, а остальное количество утилизирует по другим путям обмена веществ и штамм № 136 основное количество предшественника окисляет и только 21% его связывает в молекуле антибиотика. Так как высокая концентрация фенилацетамида может оказаться токсической для гриба, а также во избежание образования большого количества пенициллинов с другими радикалами в подобных случаях рекомендуют добавлять предшественник периодически через каждые 12 ч до конца процесса, в количестве 0,4— 0,5%. Имеются рекомендации вводить вместо фенилацетамида менее токсичный продукт — фенилуксусную кислоту. Введение фенилуксусной кислоты в высоких концентрациях в виде натриевой соли может вызвать защелачивание культуральной жидкости на ранних стадиях ферментации. Во избежание этого применяют предшественник либо в виде кислоты, либо чередуют добавки кислоты и соли в зависимости от pH культуральной жидкости.

Существенное влияние на типовой состав пенициллинов имеет pH среды. При защелачивании среды до pH 8,6 количество пенициллина V понижается более чем в два раза. По-видимому, это явление связано с его инактивацией в щелочной среде. Одним из пенициллинов, полученных относительно недавно методом направленного биосинтеза, является 2 карбоксиэтилмеркаптометилпенициллин, эффективно подавляющий рост грамотрицательных бактерий. Получают его путем введения в среду 2-карбоксиэтилмеркаптоуксусной кислоты.

Предшественники значительно стимулируют общий выход пенициллина. Например, один из мутантов Penicillium chrysogenum, образующий в отсутствие предшественника 2500 EД/мл различных пенициллинов и пенициллиноподобных веществ, при культивировании его на среде с фенилуксусной кислотой способен синтезировать до 8000 ЕД/мл бензилпенициллина, без примеси других пенициллинов.

Источник: http://www.activestudy.info/mexanizm-biosinteza-molekuly-penicillina/ © Зооинженерный факультет МСХА

Проблему так называемого направленного синтеза , тогда и удалось решить моему отцу с помощью фенилацетамида, разобравшегося во всей этой роли этого вещества-предшественника ,добавление которого в питательную среду (0,1%) повышало выход целевого продукта с 10-15 до 50-70%. Это же сильно облегчало очистку натриевой соли пенициллина (что и есть известное лекарство) простой кристаллизацией из бутилового спирта.

Результаты его работ, с учетом данных, привезенных им от Чейна, были оформлены в виде промышленных регламентов,после чего НИИ эпидемиологии и гигиены Красной Армии, директором которого был Николай Копылов, освоил эту технологию и запустил ее в производство на одном из московских заводов.. В качестве основного производственного штамма использовался Penicillium chrysogenum.

Кстати, в этом же институте,расположенном в г. Кирове велись и успешные работы по созданию биологического оружия на основе бактерии туляремии. Исполнители - Н.А.Гайский, Б.Я.Эльберт, М.М.Файбич, Т.С.Тамарин, А.Д.Златковский, Н.С.Гарин, Е.И.Смирнов и другие. Их штамм обладал высокой вирулентностью и мог сохранять ее продолжительное время. Эти достижения прошли и полевую проверку, если вспомнить массовое заболевание немецких войск туляремией летом тяжелого 1942 года.

Еще одно испытание биологического оружия, связанное с работами института в Кирове, относится к лету 1943 года. Тогда у немецких войск в Крыму возникла вспышка заболеваний Ку-лихорадкой, вызываемых соответствующей риккетсией. До этого случая на территории Советского Союза заболевания, вызванные возбудителем Ку-лихорадки, известны не были. Много позже за развитие биологического оружия на основе Ку-лихорадки генерал Н.Н.Ураков получил государственную награду.

В 1945 году после испытаний отечественного пенициллина большой коллектив во главе с Копыловым был удостоен Сталинской премии. Что касается Зинаиды Ермольевой, то она была снята с должности директора Института пенициллина, а ее полукустарный крустозин благополучно канул в Лету.

В 1950 году ,разведчика ,собственно и доставившего ей первоначальный штамм пенициллина,С.Семенова уволили http://www.jewish.ru/history/press/2011/07/news994297867.php в ходе кампании борьбы с космополитизмом ,совсем без пенсии из МГБ. При этом не скрывали, что единственная причина увольнения - принадлежность его к еврейской национальности. При этом припомнили Семену Марковичу и его увлечение во время работы во Франции кибернетикой и использовали донос о якобы его фривольных разговорах и поведении там же во Франции. Не помог разведчику даже его блестящий послужной список,его по сути, просто выкинули  на улицу.

«Борьба с космополитизмом» — политическая кампания, проводившаяся в СССР в 1948—1953 годах, и направленная против отдельной прослойки советской интеллигенции, рассматривавшейся в качестве носительницы скептических и прозападных тенденций.

Многие исследователи, описывающие данную кампанию, считают её антисемитской по характеру/ Действительно, кампания сопровождалась обвинениями советских евреев в «безродном космополитизме» и враждебности к патриотическим чувствам советских граждан, а также их увольнениями со многих постов и должностей и арестами/ Сопровождалась также борьбой за русские и советские приоритеты в области науки и изобретений, критикой ряда научных направлений, административными мерами против лиц, заподозренных в космополитизме и «низкопоклонстве перед Западом».

Когда разворачивалась эта печально известная кампания, она затронула и вопросы открытия и создания первого антибиотика – пенициллина. Здесь, как и в других сферах науки и техники, приоритет отдавался отечественным достижениям. Так, до середины 50-х гг. в энциклопедических изданиях фамилии английских ученых – нобелевских лауреатов, работавших с пенициллином, вообще не упоминались, отмечалось лишь, что впервые на лечебные свойства плесени указали русские врачи В. А. Манасеин и А. Г. Полотебнов в конце XIX века. В соответствии с новым политическим курсом, руководители медицинской промышленности Остапчук и Скалабан, пришедшие на смену Натрадзе и Третьякову, объявили, что материалы, приобретенные у еврея  Чейна, куплены напрасно: все и так известно отечественной науке. При этом они отказались платить деньги по заключенному с Чейном договору, и только благодаря вмешательству Микояна оплата была проведена. А затем они же оказали грубое давление на группу научных работников – сотрудников лаборатории отца, членов Ученого совета ВНИИП и ВНИХФИ, организовали из них комиссию и сфабриковали ее заключение об исследованиях Чейна, объявив, что часть их давно известна в Союзе, а другие, притом уже использованные в промышленности, и вовсе не нужны.

Вот записи из трудовой книжки отца: от 29.05.1949 г. – за успешную работу объявлена благодарность, а от 21.06.1949 г. приказ: «освободить с 25.06.1949 г. от обязанностей начальника отдела экспериментальной технологии ВНИИП как необеспечивающего руководства отделом» (подпись: Остапчук). Далее последовало исключение из Ученого Совета ВНИИП, исключение из партии за низкопоклонство перед буржуазной наукой и увольнение из института. Обращение к Микояну, бывшему в курсе дела, с просьбой о защите осталось без ответа. Вся цепочка событий закономерно привела к аресту отца органами МГБ.

Между тем, по представлению тех же Остапчука и Скалабана, некоторые авторы упомянутого выше заключения выдвинули работу по созданию производства пенициллина на Сталинскую премию и получили ее в декабре 1950 г. (первая премия, по закрытой линии).

Хочу отметить, что в авторский коллектив на получение этой премии не была включена З. В. Ермольева, притом, что ее вклад в эту работу и продвижение пенициллина в клинику были очень значительны. М. М. Левитов считал, что причинами этого были ее родные братья, донские казаки, воевавшие в Гражданскую войну не на той стороне, а с другой стороны – ее муж, известный ученый Л. А. Зильбер, дважды к тому времени репрессированный.

                                                    Следствие

Обвинительное заключение по ст. 58-1а:

«1. Находясь совместно с изменником Родины Бородиным в служебной командировке в Англии, поддерживал преступную связь с англичанами.

2. Заключил (он и Бородин) с фирмой Чейна договор, невыгодный для СССР, чем нанес большой материальный ущерб.

3. В 1944-1945 гг. занимался мародерством, разбазариванием военного имущества и спекуляцией. Однако он в то время с этими делами скрылся от следственных органов».

Что касается отношений отца с «изменником Родины Бородиным». На самом деле мой отец обращал внимание руководства на то, что во время научной командировки Бородин ведет себя неподобающе. Отец называл его аферистом, писал торгпреду и даже нашему послу письма, в которых отмечал, что он занимается совершенно не тем, чем надо: ухаживает за дочкой какого-то фабриканта. С ней он потом и уехал в Америку. Однако на допросах любую возможность старались использовать против обвиненного.

Сначала я процитирую письмо отца к председателю Комиссии партконтроля Шкирятову от 9.05.1955: «Беспрерывные ночные допросы без права спать днем не дают результатов – я не подписываю, что шпион, изменник, предатель и т. п. Меня доводят до тяжелых сердечных приступов, и это не помогает. Приходит на помощь полученный на войне опыт – смотреть смерти в глаза, сознание своей полной невиновности. Конечно, меня доводили до состояния полного отупения лишением сна в течение длительного времени, я и подписывал то, чего в жизни не было. Но главное, не подписал, что я шпион и изменник Родины».

Так продолжалось до 20 июня 1950 г., когда от начальника санчасти Лефортовской тюрьмы поступило заключение о тяжелой сердечной болезни отца (первый инфаркт). Следствие было приостановлено, отца направили в больницу Бутырской тюрьмы. 7 августа его выписали и следствие продолжилось в Сухановке. Следователь по особо важным делам А. К. Ивлев использовал обычные методы физического и морального давления: во время допросов бил сапогами по ногам; в Сухановке отправил на два дня майских праздников в тесную камеру с насекомыми, крича: «У всех советских людей праздник, а ты будешь сидеть здесь!»; три месяца держал в одиночке, пока не получил донесение от надзирателя, слышавшего непрерывные крики заключенного, что тот «доходит». После чего отца вернули на Лубянку.

Отец рассказывал, что, стремясь сохранить сознание, спасался в одиночке тем, что вспоминал во всех подробностях ежедневные эпизоды своей жизни, проходил по улицам своего детства и главное – думал о детях. А ему передавали ложные сообщения о смерти его любимого старшего брата, об отказе от него жены и тому подобное.

Вернемся к тексту письма отца к Шкирятову: «Однако, мне удалось отстоять себя настолько, что следственный аппарат (постоянными консультантами которого по моему делу были те же Остапчук и Скалабан) вынужден был назначить авторитетную экспертизу в составе: проф. Алеев (Плехановский институт), проф. Меньшиков (ВНИХФИ), Корженевский (Минздрав). Эта комиссия признала полезными основные материалы Чейна и проведенную мною работу по внедрению их в промышленность. Результатом этого было то, что с меня сняли обвинение по статье 58-1а».

До сих пор не могу понять, как ему удалось добиться этой комиссии!

Что касается п. 3 первоначального обвинения, то он возник после того, как во время боевых действий в Восточной Европе отец настоял на вынесении выговора представителю СМЕРШа в батальоне капитану Макарову. На что последовала угроза: «Смотри, майор, я тебе этого не забуду». И после демобилизации отца из армии под его давлением несколько военнослужащих подписали дискредитирующие отца письма, отправленные в МГБ. Содержание этих писем предъявлялось отцу на допросах, но в окончательном обвинении составило лишь одну фразу: «В 1944-45 гг. занимался злоупотреблениями по службе». В постановлении о переквалификации обвинения (май 1951 г.) отмечалось также, что обвиняемый на протяжении многих лет хранил на квартире две мелкокалиберных винтовки, не зарегистрированных в милиции, и немецкий офицерский кинжал (привезенный в подарок сыну – мне).

«Учитывая, что обвиняемый Зейфман по своим действиям и связям является социально-опасной личностью, ранее предъявленное обвинение изменить и его преступление квалифицировать по статье 7-35 УК».

В случае отца это была ссылка на 5 лет с учетом 1,5 лет следствия, обвинение было вынесено ОСО.

Мама регулярно ходила на Кузнецкий мост, 24, в справочную МГБ, и иногда получала разрешение на передачу (200 руб.). Летом 1951 г. майор в справочном окне сказал ей: «Не уезжайте никуда, следствие кончается, – и добавил: – В моей практике не было, чтобы статью 58-1а заменили на 7-35». На просьбу мамы о свидании ответил: «Государственно нецелесообразно».

По завершению дела в конце июля отец был отправлен в ссылку в село Ярцево Красноярского края (700 км от Красноярска вниз по Енисею). Этап длился 3 месяца, и отец говорил, что он был не легче тюрьмы: кормили селедкой и не давали пить. В Свердловске ему стало так плохо, что его сняли с этапа и отправили в пересыльную больницу.