В течение последних тридцати лет были выполнены обширные научные исследования, которые показали, что морские организмы являются богатым источником новых биологически активных веществ. Из морских организмов к началу 1998 г было выделено около 10 тысяч новых терпеноидов, стероидов, алкалоидов, макролидов и других природных соединений (так называемых вторичных метаболитов). Многие из этих веществ обладали высокой биологической активностью: являлись очень мощными токсинами, в фантастически малых дозах тормозили развитие опухолевых клеток, проявляли антивирусные, антивоспалительные или другие полезные  свойства.
      Морские организмы, обитающие у берегов Приморья, интенсивно изучались в качестве источника вторичных метаболитов в Тихоокеанском институте биоорганической химии ДВО РАН. С этой целью образцы таких организмов собирали во время многочисленных экспедиций научно-исследовательского судна «Академик Опарин» и в районе Морской экспериментальной станции Института, расположенной в бухте Троица Залива Посьет. Полученные при таком изучении результаты были обобщены в ряде монографий [1-3] и обзорных статей [4-9].
      В морских организмах очень редко идентифицировали такие природные соединения, которые ранее были известны из наземных растений или наземных микроорганизмов. Большинство полученных веществ довольно существенно отличались по своему химическому строению от соответствующих веществ наземного происхождения. Это во многом связано с различным таксономическим положением морских и наземных продуцентов природных соединений. Например, тритерпеновые гликозиды широко распространены в высших растениях и не найдены в наземных животных. В то же время в морской биоте наоборот - гликозиды этой группы не найдены в растениях, но являются типичными метаболитами одного из классов морских беспозвоночных, так называемых морских огурцов или голотурий (класс Holothurioidea). Поэтому не удивительно, что морские тритерпеновые гликозиды отличаются от наземных всеми элементами своей структуры: моносахаридным составом, наличием полярных модифицирующих групп, строением неполярной (так называемой агликонной) части молекулы. Алкалоиды из наземных организмов продуцируются, в основном, высшими растениями, а из морских организмов - губками, асцидиями и др. Среди почти тысячи выделенных из морских организмов алкалоидов практически нет таких веществ, которые бы полностью совпадали по строению с ранее известными алкалоидами наземного происхождения.
      Имеется ряд особенностей биосинтеза и метаболизма биологически активных веществ в морских организмах по сравнению с наземными растениями и животными. Первая из таких особенностей состоит в том, что в биохимических процессах здесь часто принимают участие неорганические компоненты морской среды. Как известно, морская вода, среда обитания нескольких сот тысяч видов организмов, содержит в растворенном виде гигантское количество различных солей: 19000 мг/л Сl^- , 65 мг/л Br^-   , 0.06 мг/ л I^- и IO3^- , много сульфат и нитрат-анионов, катионов натрия, магния, калия и др. Ряд этих элементов и групп включаются в молекулы природных соединений. Так, галогенированные метаболиты широко представлены в макроводорослях, особенно красных, в губках, моллюсках, асцидиях и других морских беспозвоночных. Интересно, что наиболее часто в таких морских природных соединениях могут быть найдены не атомы наиболее распространенного в морской среде галогена - хлора, а атомы менее распространенного брома. Последнее, очевидно, связано с биологическими свойствами бромированных метаболитов. Иногда морские природные соединения на 70-80% по весу состоят из атомов галогенов. Таковы, например, полигалогенированные монотерпеноиды из красных водорослей. Кроме галогенов в состав вторичных метаболитов в морских организмах очень часто входят сульфатные группы. Они могут быть найдены в морских стероидах, терпеноидах, алкалоидах, полисахаридах, макролидах и многих других группах биоактивных веществ. Степень сульфатирования может быть очень высокой.  Например, в трисульфатированных стероидных полиолах на долю сульфатных групп приходится более 30% от веса молекул. Более того найдены морские органические цианиды и изоцианиды, морские тиоцианаты и изотиоцианаты, морские дихлоримины. Обычно это производные терпеноидов. Было доказано что необычные для природных соединений функциональные группы в этих веществах происходят от цианид-иона морской воды. Недавно были открыты первые морские органические нитраты.
      Другая особенность биохимии вторичного обмена в морских организмах связана с тем, что очень многие биологически активные соединения здесь являются экзометаболитами. Они выделяются в среду для регуляции внутри- и межвидовых отношений, часто служат отпугивающими веществами, средствами борьбы за пространство, регуляторами симбиотических отношений и т.п. Как следствие, такие вещества, как правило, являются бифильными. С одной стороны они содержат полярный гидрофильный фрагмент, облегчающий их растворение и транспорт в воде от одного организма к другому, а с другой - малополярный гидрофобный фрагмент, необходимый для взаимодействия с рецепторами воспринимающего сигнал организма или клетки. Полярные фрагменты часто содержит моносахаридные остатки, сульфатные, гидроксильные группы, остатки аминокислот. Например, в морских звездах имеются полигидроксилированные стероиды, содержащие до девяти-десяти гидроксильных групп, присоединенных в самые различные положения, а, следовательно, здесь могут быть найдены гидроксилирующие ферменты самой различной специфичности.
      По сравнению с наземными организмами морские животные или растения нередко биосинтезируют биологически активные соединения с использованием нестандартных биосинтетических путей, часто включающих дополнительное алкилирование или деалкилирование. Например, в наземных организмах в процессе биосинтеза изопреноидов идет полимеризация С5 изопреновых единиц, ведущая к монотерпеноидам (2С5), сесквитерпеноидам (3С5), дитерпеноидам (4С5) и тритерпеноидам (2x3С5=6С5). В некоторых морских организмах идет образование 5С5 соединений - сестертерпеноидов. В наземных стероидах дополнительно алкилированным может быть практически только положение 24. В морских стероидах дополнительные алкильные группы вводятся в положения 23, 24, 25, 26 и др.
      Эти и другие особенности биосинтеза и метаболизма являются причиной как структурного своеобразия, так и значительного химического разнообразия биологически активных веществ морских организмах. Эти вещества продолжают привлекать внимание химиков, фармакологов, таксономистов и многих других специалистов.

Литература.
 

1.  Г.Б. Еляков, В.А. Стоник. Терпеноиды морских организмов. Москва, Наука, 1986, сс. 270.
2.  Г.Б. Еляков, В.А. Стоник. Стероиды морских организмов. Москва, Наука, 1988, сс. 207.
3.  В.И. Калинин, В.С. Левин, В.А. Стоник. Химическая морфология: Тритерпеновые гликозиды голотурий. Дальнаука, Москва, сс. 284.
4.  Stonik, V.A.; Elyakov, G.B. Secondary metabolites from echinoderms as chemotaxonomic markers. In: Scheuer, P.J., eds. Bioorganic Marine Chemistry.Volume 2. Berlin: Springer-Verlag; 1988: 43-86.
5.  Elyakov G.B., Stonik V.A., Levina E.V. Marine tetracyclic isoprenoids: structures and biosynthesis. Pure & Appl. Chem, 1990, 62, N 7, p. 1259-1262
6.  Калинин В.И., Стоник В.А. Эволюция вторичных метаболитов морских организмов: конвергенция, биохимическая координация, химическое детерменирование. Вестник ДВО РАН АН СССР, 1990, N 2, с. 120-129
7.  Еляков Г.Б., Михайлов В.В., Стоник В.А., Кузнецова Т.А. Некоторые итоги и перспективы исследований в области морской биохимии и биотехнологии. Биоорганич. Химия, 1992, т. 18, N 10-11, с. 1424-1440
8.  Elyakov G.B., Stonik V.A., Mikhailov V.V., Kuznetsova T.A. From Chemistry of Marine Natural Products to Marine Technologies: Research at the Pacific Institute of Bioorganic Chemistry. Mar. Tech. Soc. Journal, 1996, Vol. 30, N 1, p. 21-28
9.  Elyakov G.B., Stonik V.A., Kuznetsova T.A., Mikhailov V.V. New trends of marine biotechnology development. Pure and Appl. Chem, 1993, V. 66, N 4, p. 811-818

FAX -7(4232)-314050

Email: stonik@piboc.marine.su