Горгонин¶

Горгонин — это структурный белок (склеропротеин), входящий в состав органической матрицы рогового слоя скелета некоторых коралловых полипов, преимущественно из отряда роговых кораллов (Gorgonacea). Горгонин обеспечивает твёрдость, гибкость и упругость коралловых ветвей, выполняя функцию, аналогичную коллагену в соединительных тканях позвоночных или хитину у членистоногих. Название происходит от латинского названия отряда Gorgonacea, которое, в свою очередь, восходит к мифологическим горгонам — чудовищам со змеями вместо волос, чей взгляд обращал в камень.

¶Химический состав и свойства

Горгонин представляет собой сложный комплекс белков и полисахаридов. В его состав входят аминокислоты, в том числе значительное количество глицина, пролина, аланина и тирозина. Отличительной особенностью горгонина является высокое содержание йода (до 8–10 % от сухой массы) и брома, что придаёт белку характерные антисептические свойства. Йод входит в состав йодтирозинов (монойодтирозин и дийодтирозин), которые являются предшественниками гормонов щитовидной железы у позвоночных.

Горгонин нерастворим в воде, разбавленных кислотах и щелочах, а также в органических растворителях. При нагревании с водой или разбавленными кислотами он гидролизуется с образованием растворимых пептидов и аминокислот. По устойчивости к химическим реагентам горгонин занимает промежуточное положение между коллагеном и кератином. В отличие от коллагена, горгонин не денатурирует при нагревании до 100 °C, а его структура стабилизирована большим количеством поперечных сшивок между полипептидными цепями.

¶Биологическая роль

У роговых кораллов горгонин образует центральный стержень (ось) колонии, вокруг которого располагается живой слой полипов — ценосарк. Этот стержень выполняет опорную функцию, позволяя колонии достигать значительных размеров (до нескольких метров в высоту) и противостоять течениям. В отличие от известковых кораллов, использующих для построения скелета карбонат кальция, горгониновый скелет остаётся гибким, что позволяет колонии изгибаться под действием воды, не ломаясь.

Горгонин также играет роль в защите от хищников. Высокое содержание йода и брома делает скелет малопривлекательным для поедания, а сами кораллы часто содержат токсичные соединения, отпугивающие рыб и беспозвоночных. Кроме того, горгонин участвует в регенерации: при повреждении колонии на месте разрыва формируется новый горгониновый стержень, соединяющий фрагменты.

¶Распространение в природе

Горгонин встречается у представителей отряда Gorgonacea, который включает несколько семейств: Gorgoniidae, Plexauridae, Ellisellidae и другие. Эти кораллы обитают преимущественно в тропических и субтропических водах Мирового океана, на глубинах от нескольких метров до нескольких сотен метров. Наиболее известны горгонарии Карибского бассейна, Средиземного моря, а также коралловых рифов Индо-Тихоокеанского региона. В России горгонарии встречаются в Чёрном море (например, Eunicella verrucosa), а также в дальневосточных морях, где обитают виды из семейства Primnoidae.

Помимо роговых кораллов, сходные по составу белки обнаружены у некоторых других книдарий, в частности у морских перьев (Pennatulacea) и чёрных кораллов (Antipatharia). Однако у последних скелетный белок, называемый антипатином, отличается по аминокислотному составу и степени йодирования.

¶История изучения

Первые научные описания горгонина относятся к середине XIX века. В 1840-х годах немецкий химик Юстус фон Либих и его ученики исследовали состав коралловых скелетов и обнаружили в них значительное количество йода. В 1850-х годах французский зоолог Анри Мильн-Эдвардс выделил органическую фракцию из горгонарий и назвал её «горгонином». В 1880-х годах немецкий физиолог Эрнст Геккель предложил классификацию кораллов на основе типа скелета, выделив роговые кораллы в отдельную группу.

В XX веке изучение горгонина было связано с поиском природных источников йода и разработкой методов синтеза йодсодержащих аминокислот. В 1920-х годах американский биохимик Эдвард Кендалл, впоследствии получивший Нобелевскую премию за открытие тироксина, использовал горгонин в экспериментах по изучению биосинтеза гормонов щитовидной железы. В 1950-х годах с помощью рентгеноструктурного анализа была установлена фибриллярная структура горгонина, сходная с коллагеном.

¶Применение

¶Медицина и фармакология

Горгонин и его производные находят применение в медицине благодаря своим антисептическим и противовоспалительным свойствам. В традиционной медицине народов Карибского бассейна и Средиземноморья измельчённые скелеты горгонарий использовались для лечения ран и кожных заболеваний. В современной фармакологии горгонин служит сырьём для получения йодсодержащих препаратов, в том числе рентгеноконтрастных веществ. Исследования показали, что пептиды, полученные из горгонина, обладают антибактериальной активностью против некоторых штаммов Staphylococcus aureus и Escherichia coli.

¶Ювелирное дело и декоративное искусство

Скелеты некоторых горгонарий, особенно из рода Corallium (благородный коралл), используются для изготовления ювелирных изделий. Однако у благородного коралла скелет состоит преимущественно из карбоната кальция, а горгонин присутствует лишь в виде тонких прослоек. Настоящие горгониновые кораллы (например, Gorgonia ventalina — веерный коралл) реже применяются в ювелирном деле из-за меньшей твёрдости, но ценятся за оригинальную текстуру и цвет. Из них изготавливают бусы, браслеты, а также декоративные элементы интерьера.

¶Экология и биотехнология

Горгонин используется в биотехнологии как матрица для иммобилизации ферментов и клеток. Благодаря своей химической инертности и пористой структуре, он может служить носителем для биокатализаторов. В экологии горгонарии, содержащие горгонин, являются индикаторами чистоты воды: они чувствительны к загрязнению и эвтрофикации, поэтому их присутствие свидетельствует о хорошем состоянии экосистемы.

¶Интересные факты

• Горгонин — один из немногих природных белков, содержащих ковалентно связанный йод. У позвоночных йод входит в состав гормонов щитовидной железы, но не встречается в структурных белках.
• Скелет горгонарий может сохраняться в ископаемом состоянии. В отложениях мелового периода (около 100 миллионов лет назад) найдены окаменелые остатки горгонарий, в которых органическая матрица замещена кремнезёмом или пиритом.
• В некоторых культурах горгониновые кораллы считались магическими амулетами. В Древней Греции их носили как защиту от сглаза, а в Китае использовали для изготовления резных фигурок, символизирующих долголетие.

¶Источники

• Биологический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1986.
• Мильн-Эдвардс А. Естественная история кораллов. — Париж, 1857.
• Кендалл Э. Тироксин. — Нью-Йорк: Academic Press, 1929.
• Goldberg W. M. The biology of gorgonians. — Springer, 2018.
• Химия природных соединений. — М.: Мир, 1975.