A molekuláris forradalom és Magyarország tudományos lehetőségei az Európai Unióban
Csizmadia G. Imre
Akadémiai székfoglaló
Magyar Tudományos Akadémia
Budapest
2005. június 7.
1. ábra
Kedves Elnök Úr! Kedves Kollegák! Kedves Barátaim! Hölgyeim és Uraim!
2. ábra
Nagyon sok embernek kellene megköszönnöm, hogy én most itt lehetek.
Kezdhetném a szüleimmel és folytathatnám tanáraimmal, Sain Mártonnal, aki
Budapesten a Lónyai utcai gimnáziumban a matematika szépségeibe vezetett
be, valamint Benkő Károllyal, aki Kolozsvári Egyetemről menekült Szeghalomra
és ott tanított kémiát. Külön szeretnék megemlékezni Messmer Andrásről,
tőle tanultam először elméleti kémiát a Budapesti Műegyetemen. A 2. ábrán
azonban csak azoknak a nevét emeltem ki, akik az utóbbi időben voltak rám.nagy
hatással Ki kellett hagynom fiatal kutatóknak szinte százait, pedig ők
az eredmények elérésében sokat segítettek. Ezt nem azért teszem, mert nem
becsülöm munkájukat, hanem azért mert a hely és idő szűke erre kényszerít.
Valamikor Budapestről indultam el, és Torontóba jutottam, ahol 40 évig
tanítottam és kutattam a Torontói Egyetemen. Az utóbbi időben a Szegedi
Tudományegyetemen dolgozom. Ilyen értelemben engedtessék meg nekem, hogy
a számtalan sok példa közül a magyarországi vonatkozásúakat emeljem ki,
a külföldi munkából csak annyit fogok idézni, ami a teljességhez és a megértéshez
szükséges.
3. ábra
Előadásom költői címe az, hogy „Aki igazán siet, nem ér rá megállni”, de voltaképpen arról a molekuláris forradalomról szeretnék beszélni, amely elérkezett hozzánk, és hogy ezzel kapcsolatban Magyarországnak milyen tudományos lehetőségei adódnak az Európai Unióban. A kémiai példákkal azt szeretném közelebbről igazolni, hogy napjainkban valóban egy molekuláris forradalom zajlik körülöttünk.
4. ábra
A történelmet a fiatalok nem nagyon szeretik, unalmasnak tartják, nem törődnek azzal, hogy ki, mikor, milyen háborút nyert vagy veszített. Ez talán azért van így, mert ahogy a történelmet tanítják, az a múlt történelme és már megváltoztathatatlan. Van azonban egy másik történelem is, a “jövő történelme”, ennek lapjai még teljesen üresek A jövő történelme a múlt történelmével a jelenben találkozik. Az, hogy a történelem szférájánban fölfelé emelkedünk vagy lefelé fogunk csúszni, az attól függ, hogy mit gondolunk, mit tanítunk, mit kutatunk, milyen döntéseket hozunk a jelenben.
5. ábra
Az 5. ábrán látható cikk a Nature-ben jelent meg 2001-ben. Engedtessék meg, hogy szabadon fordítsam a címben lévő latin kifejezést, mely Budapestet a „zsenik szülővárosa”-ként aposztrofálja. Az alcím szerint a XX. századot Budapesten csinálták. A cikk szerzője nem magyar, de megírta, hogy a magyarok milyen mértékben járultak hozzá a XX. század tudományos fejlődéséhez.
6. ábra
95 év múlva valószínűleg egy másik cikk fog megjelenni a Nature-ben
arról, hogy a XXI. századot vajon melyik városban csinálták, de ez, legalábbis
egyelőre, a jövő történelmének a megíratlan oldalaihoz tartozik.
Matematikusokhoz hasonlóan én is tételeket szeretnék bizonyítani az
előadásom folyamán; három tételről kívánok szólni:
7. ábra
Az első tétel az, hogy egészséges társadalomra van szükség ahhoz, hogy a jövő történelmét megfelelőképpen tudjuk nemcsak leírni, hanem cselekedni is.
8. ábra
A második tétel az, hogy kiművelt emberfőkre van szükségünk, mert mint tudjuk, “a tudás hatalom”. Mivel előadásomban az elméleti kémia területére szorítkozom, a mai fiatalok kedvéért név szerint említem azt a négy nagy fizikust, illetve vegyészt, akik megalapozták a magyar elméleti kémiát: Gombás Pál, Gáspár Rezső, Török Ferenc és Kapuy Ede.
9. ábra
A harmadik tétel a molekuláris forradalom, amely immár megkezdődött, és ez a forradalom voltaképpen az elektron története. Ez a „saga” a XIX. század végétől eredeztethető, amikor még az elektront fel sem fedezték, de a neve már létezett. Akkor ugyanis úgy képzelték el, hogy az elektromosság is atomos természetű, ugyanúgy, mint az anyag, és az elektromosság atomját elektronnak nevezték el. Milliken és Thomson aztán később felfedezték az elektront és ebben az első 35 éves periódusban az volt a kérdés, hogy az elektronoknak, melyek tehát az atomok és a molekulák alkotóelemei, van-e elmélete. A választ erre Schrödinger adta meg 1926-ban, igenis van elmélet, de az nem dőlt el, hogy miként kell számolni. A következő 35 éves periódusban így az volt a fő kérdés, hogy lehet-e számolni most már ezen elmélet szerint. A válasz Mullikentől érkezett kétatomos ab initio számolásaival, amiért Nobel-díjat kapott, akárcsak korábban Schrödinger. A harmadik periódus, amibe az én aktivitásom is beleesik, az azzal a kérdéssel foglalkozott, hogy hogyan számoljunk. Mert a számolás pontossága és gyorsasága ellentétes követelmények: mennél pontosabban akarunk számolni, annál több gépidőre van szükségünk. Ez a téma ma már megoldottnak tekinthető, mivel tudjuk miként kell az elektronkorrelációt figyelembe venni, hogy túllépjünk a Hartree–Fock korláton. Ezzel immár eljutottunk a negyedik periódusba, ahol a kérdések végtelen nagy halmaza áll előttünk, nevezetesen, hogy mit számoljunk. Azért olyan végtelen nagy ez a terület, mert az emberi test milliónyi molekulából tevődik össze, és és az ezekkel kapcsolatos számítások komoly problémát okoznak.
10. ábra
Ilyen értelemben sűrítsük pillanatképekbe a harmadik, 35 éves periódust.
11. ábra
Első szakaszként az 1963 és 1968 közötti éveket próbálom villanásszerűen feleleveníteni. Az első munka 1963-ban az MIT-n kezdődött el, amikor is az atomok elektron eloszlását tanulmányoztuk Malcolm Harrison kollégámmal és azt találtuk, hogy a Hartree–Fock elektroneloszláshoz viszonyítva az általunk elvégzett Gaussi-sorbafejtés viszonylag jó megközelítést adott, és ilyen értelemben elkezdhetjük a molekulákkal kapcsolatos számításainkat.
12. ábra
Ugyanennek az évnek októberében tettük közzé az MIT Slater professzor által szerkesztett lapjában a formil-fluoriddal összefüggő számításainkat, amit aztán jóval később publikáltunk megfelelő szakfolyóiratban. Malcolm Harrison mellett még Brian Sutcliffe is részt vett a formil-fluoriddal kapcsolatos munkában. Ezt a vegyületet az egyszerűség kedvéért választottuk modellnek. Voltaképpen a formamidra akartunk számításokat végezni, hiszen ez a legegyszerűbb vegyület, amelyben a peptidekre jellemző amidkötés található. A formamid azonban két hidrogénnel többet tartalmaz, mint a formil-fluorid, ezért ennek számítása nem volt lehetséges abban az időben. Közbevetőleg szeretném megemlíteni, hogy érdekesnek tartom azt, hogy Brian Sutcliffe-fel, akivel együtt voltam „postdoctoral fellow” az MIT-n, ebben a híres amerikai intézetben, most ismét együtt töltjük el hasznosan az időnket itt Magyarországon Szent-Györgyi vendégprofesszorként.
13. ábra
Ez volt az első alkalom, amikor háromdimenziós molekulapályákat tudtunk vizualizálni és láttuk, hogy ezek voltaképpen hogyan is néznek ki. A pi-molekulapályák ilyen szempontból már régebbről ismertek voltak, de szigma-orbitálokat akkor láttunk először.
14. ábra
Szép lassan azért eljutottunk a formamidhoz is, ami voltaképpen a “nulladik peptidnek” számít, mivel nincsen benne egyetlen aminosav-komponens sem, legfeljebb csak a peptidekre jellemző amidkötés. Ezt a munkát Mike Robb graduate studentként végezte Torontoban, ő ott szerzett mesterfokozatot, valamint PhD-t és most a londoni King’s College-ben professzor. 1967-ben a nulladik peptidtől indultunk, 2005-re eljutottunk a 34 aminosavas peptidhez, ennek tulajdonságait Fejér Szilárd számolta ki Szegeden. Ő most megy Cambridge-be doktorálni, és még nem tudjuk, melyik magyar egyetemre kerül majd vissza professzornak.
15. ábra
A második időszak 1975-től 1987-ig tart, ekkor a hipervalens kénvegyületeket
tanulmányoztuk, ez Kucsman Árpád professzor barátommal lett közös kutatási
témánk.
16. ábra
A számolásokat a szulfilimek területén Mezey Pál végezte el Torontóban, akkor még fiatal “postdoctoral fellow”-ként. Az alapvető kérdés az volt, a kén-nitrogén kötés ezekben a vegyülekben vajon egyes kötésnek vagy inkább kettős kötésnek felel-e meg, azaz konformerjeik avagy szetereoizomerjeik vannak? Az általunk számolt potenciálisenergia-felület kimutatta, hogy konformációs átalakulás lehetséges, tehát a kötést inkább egyes kötésnek lehet tekinteni, legalábbis a kötés körüli rotáció szempontjából.
17. ábra
A kénorganikus kémia hasonlóan izgalmas kérdéseit szintén Kucsman Árpáddal tanulmányoztunk, Ángyán János közreműködésével. A kén és oxigén közötti intramolekuláris kölcsönhatást vizsgáltuk, anélkül hogy közöttük lett volna szabványos szigma-kötés Ennek a nemkötő S…O távolságnak a rövidülését hoztuk összhangba a stabilizációs energiával. Érdekes módon különböző szubsztituenscsoportokra nézve egy egyenes korrelációt kaptunk.
18. ábra
Meg kell azonban említeni, hogy nem csak közös kutatómunkát végeztünk, hanem az ő inspirációi alapján Ruff Ferenccel fizikai szerves kémiai tankönyvet is írtunk, előbb angolul, majd később magyar nyelven is, hasznosítva korábbi oktatási tapasztalatainkat.. Rajtunk kívül azonban ösztönzött Kucsman Árpád másokat is, akik most akadémikusokként közöttünk ülnek.
19. ábra
A harmadik időszak 1990-től napjainkig tart, ebben a bioaktív molekulákat tanulmányoztuk. Az összefoglaló 19. ábrán egy sejtmembrán látható, itt a zsírsavakat sárgával, a transzmembrán-proteinek egységeit barnával, a szénhidrát-antennákat zölddel jelöltük. Mind a három csoportról külön-külön szeretnék szólni.
20. ábra
Kezdjük a peptidekkel. Perczel András professzorral 1990-ben foglalkoztunk először ezzel a vegyületcsaláddal,. A 20. ábrán bemutatott munkában Ángyán János is közreműködött, ő akkor Franciaországban „postdoctoral fellow”-ként dolgozott. Akkoriban az a különleges helyzet állt elő, hogy cikkeink számításait mindig más városban végeztük el. Ez azért volt így, mert mindig kevés volt a komputeridő és mindig oda kellett menni, ahol éppen kaptunk gépidőt.
21. ábra
Az előbbiekben említett bevezető tanulmány után publikáltuk Kajtár Márton inspirációjára a peptidsorozat első cikkét, ő nemcsak tanítványát, Perczel Andrást ihlette, hanem mindannyiunkat. Elvégeztük az első ab initio számításokat az ún. alanin-diamidra (N-formylalanin-amidra). A 21. ábra a Ramachandran-féle potenciálisenergia-felületet és a Ramachandran-térkép topológiáját mutatja. A sorozat első cikkét még 50 másik követte, ezért már azzal szoktak bennünket csúfolni, hogy talán a „Szabó család” sem volt olyan hosszú, mint ez a sorozat.
22. ábra
A hatodik cikk tárgya az N-formilezett alanil-alanin amidja volt. Ebben azzal a kérdéssel szembesültünk, hogy milyen feltételek mellett lehet egy béta-turn szerkezetet, azaz egy hajtű-konformációt kialakítani. Itt tradicionálisan egy kritikus távolságot vettünk szemügyre a két (az első és a negyedik) alfa-szénatom között vagy pedig annak egy kilencven fokon belüli csavarását. A bal oldali szekcióba esnének azok az aminosav-konformációk, melyek e két definíció szerint hajtűszerkezetet adnak. Munkánk alapján rájöttünk, hogy ezektől jobbra van még egy másik csapat is, mely szintén hajtű-konformációt mutat, a többiek viszont nem.
23. ábra
Majd visszatértünk az első munkánkhoz, a szerinhez, de ezt már a THEOCHEM-ben
publikáltuk. Ez az a folyóirat, amelynek kiadására életemből 25 évet szenteltem.
A vonatkozó részletes cikk arról informál, hogy az oldallánc változása
milyen energiafelületet ad abban az esetben, ha a gerincszerkezet béta-L
konformációjú; itt az energia az oldallánc két dihedrális szögének (a khi1
és khi2) a függvénye. A szerin oldalláncának energiaváltozását tehát emellett
a két kötés körüli forgás következményeként láthatjuk.
24. ábra
Egy másik, szerinhez hasonló aminosav a fenilalanin, ahol a hidroxil helyett egy fenilcsoport van. Ezzel kapcsolatos eredményeinket Jákli Imrével, Perczel Andrással, Farkas Ödönnel és Hollósi Miklóssal karöltve publikáltuk. A 24. ábrán láthatók azok a geometriai pontok, amelyeket ab initio számolással találtunk, továbbá azok a pontok, amelyek a fehérjékben előfordulnak. Látható, hogy az a típusú eloszlás, amit kaptunk nagyjából megegyezik a kísérleti eredményekkel.
25. ábra
Érdekes vegyület az aszparaginsav, amelyik azon speciális aminosavak közé tartozik, ahol is létezik az epszilon-L konformáció, ami egyébként majdnem minden esetben eltűnik. Ezt egy olyen speciális struktúrán találtuk meg, amelyben van egy hidrogénkötés az oldallánc és a gerincváz között, és létezik egy kizárólag a gerinckonformációban is. Ez a kettős hidrogénhíd stabilizálja a különben nem stabilis konformációt. A vonatkozó munkát Joseph Koo végezte el szegedi kollégákkal együtt.
26. ábra
Végül az utolsó aminosav, amelyre fel szeretném hívni a figyelmet, Láng András munkájának tárgya (ő Perczel professzor PhD hallhatója), ez a sorozatban már a 45. cikk. A metionin sok szempontból érdekes, de most csak azt említem, hogy itt nem két, hanem három forgási tengely van az oldalláncban. Ennek következtében a konformerek eloszlása az oldalláncban háromdimenziós térbe esik, a gerinckonformerek Ramachandran-felülete pedig egy kétdimenziós térbe kerül.
27. ábra
Térjünk vissza a sorozat 17. cikkéhez. Itt Farkas Ödön munkáját szeretném kiemelni, ezt egyébként szintén Perczel Andrással együtt publikáltuk. Ismeretes, hogy az alfa-L konformáció, amelyre egy alfa-hélix fi és pszi torziós szögei jellemzők, nem létezik gázfázisban. Farkas Ödön elhelyezett itt egy vízmolekulát annak érdekében, hogy kettős hidrogénkötéssel stabilizálja a konformációt, amelyet ennek következtében valóban meg is találtunk. Ezek után Farkas Ödön több tanulmányt is szentelt a témának. Megvizsgálta, hogy mi van akkor, ha vákuumban végezzük a számolásokat és a modellhez hozzátesszük a vízmolekulát, illetve ezen kívül felveszünk még egy erőteret is, ami az oldószert próbálja mimikálni; van tehát egy statikus erőtér plusz egy vízmolekula. Kiderült az is, ha csak az erőtér van jelen önmagában, akkor a hélix nem létezik. Mint látható, a vízmolekulák segítségével egy nagyon jó hélixet tudott Farkas Ödön generálni.
28. ábra
A hélixekről hadd említsem azt, hogy három hélixet ismerünk: a 310-es hélixet, a 413-as vagy alfa-hélixet, és az 516-os pi-hélixet. A 310-es hélixben található a legtöbb hidrogénhíd, tehát azt várnánk, hogy gázfázisban ez a legstabilabb, a következő pedig az alfa-hélix.. S valóban ezt találtuk, hogy gázfázisban a 310-es energiájú, mint a 413-as. Ha azonban a kérdést oldószer jelenlétében tanulmányozzuk, akkor kiderül, hogy az alfa-hélix (azaz a 413-as) stabilabb lett, mint a 310-es hélix.
29. ábra
A peptidtéma befejezéseként szeretném hangsúlyozni, hogy eljött az az idő, amikor már adatbázist lehet teremteni. Gregory Chass-szel és Michelle Sahai-jal végeztünk munkát ezen a téren. Standard számozási rendszert és egy hierarchiát vezettünk be egy adatbázis felállításához. Természetesen nemcsak a húsz természetes, DNS-kodonnal rendelkező aminosavat vettük figyelembe, hanem az összes többit is, mint például a hidroxiprolint, amelynek voltaképpen nincs is DNS-kodonja, mivel a csak a fehérjébe való beépülés után következik be a prolin oxidációja hidroxiprolinná.
30. ábra
Végül arra utalnék, hogy ezek a peptidszámolások nem ezoterikus tanulmányok, hanem gyakorlati hasznuk is lehet. Például a 30. ábrán látható PPTP-prolin-prolin-treonin-prolin szegmens hasítható egy olyan enzimmel, amit egy baktérium bocsát ki magából. A feltüntetett szerkezet az immunoglobulin IgA molekuláé. Az IgA molekula az, amely a csápjaival befog egy baktériumot, hogy elpusztítsa, de akkor a baktérium kiküld egy enzimet, egy proteázt, hogy elvágja a forgókat a PPTP szegmensnél, és ilyen értelemben semlegesíti az immunrendszerünket. Ha tehát egy olyan molekulát tudnánk tervezni, amelyik mimikálja ezt a tetrapeptidet – példaként a 30. ábrán egy ilyennek látható látható a részletes szerkezete és az optimalizált struktúrája – akkor valószínűleg új lehetőség nyílna meg számunkra a baktériumok elleni antibiotikumok tervezésében.
31. ábra
32. ábra
A következőkben térjünk át a szénhidrátokra. Annak illusztrálására, hogy a szénhidrátok mennyire fontosak, Székely Zoltán cikkét emeltem ki, aki Debrecenben végezte az egyetemet, Szegeden doktorált és az USA-ban posztdoktorált a Food and Drug Administration-nél valamint a National Cancer Institute-ban. A 32. ábrán láthatjuk a HIV vírus sematikus ábráját, amelynek a külső palástja egy 120 kD-os glikoprotein (GP-120), mely keresi a fehér vérsejt külsején a CD4-gyel jelölt felületi proteint.
33. ábra
A következő ábrán a CD4 struktúráját láthatjuk egy szalag szerkezetben és a szénhidrátantennát, amely ott van a szélén, ez a vírus burkán található glikoprotein (GP-120). Ezek a villás szerkezetek is szénhidrátantennák, melyek úgy tapogatják le egymást, mint ahogy a vak ember tapogatással közlekedik. Ezek a proteinek is így találják meg egymást, és a vírus onnan tudja, hogy be kell lépni a fehérvérsejtbe, mert megtalálta ezt a szénhidrátantennát. Mindebből látható, hogy a szénhidrátkémia fontosságát nem lehet alábecsülni.
34. ábra
Sok mindent kellene még elmondani a szénhidráttémáról, de csak néhány dolgot említek röviden. .Csonka Gáborral egy OTKA pályázati támogatás segítségével végeztünk számolásokat a szénhidrátok területén. A 34. ábrán látható egy triszacharid, közelebbről Lewisx-trisaccharid-nek hívják, amely egy tetraszacharid fontos része. Ehhez a triszacharidhoz kapcsolódik még egy szialilsav-molekula. Ez nagyon fontos gyulladásos esetekben, a szervezet ezzel védekezik. Ez volt a legnagyobb szénhidrát-molekula, amellyel kapcsolatban számításokra került sor, de volt egy másik család is, amelyik talán még fontosabb.
35. ábra
Ebbe a jelentős csoportba tartoznak az O-, illetve N-glikozidok. Ezek az O-glikozidok jelentik voltaképpen a kötést a szénhidrátantenna és a fehérjék között. Így a fehérje egyik aminosava, valamint az első hexóz a szénhidrátantennában egy O-glikozidos kötésen át kapcsolódik, ami természetesen lehet alfa és béta típusú. A galaktóz, a mannóz és a glükóz N-acetilamino-származékaira végeztük el a számolásokat. A hidrogénkötések mutatják, miként stabilizálódik ez a szerkezet.
36. ábra
Utolsónak szeretném említeni azt a munkát, amelyet Pintér István kollégámmal és barátommal végeztünk. Ő ösztönzött arra engem, hogy ne csak a peptidekre, hanem a szénhidrátokra is végezzünk számításokat. A 36. ábra egy ciklusos karbamátot tüntet fel. Érdekes volt kimutatni azt, hogy a cisz-izomer lényegesen stabilabb, mint a transz-izomer, ellentétben a kémiai várakozással.
37. ábra
Témát váltva most az oxidatív stresszről és az antioxidánsokról szeretnék szót ejteni. Minden oxigént belélehző lény a 37. ábrán látható folyamatban redukálja az oxigént vízzé. Itt megjelennek a szabadgyök-intermedierek, melyek belülről rozsdásítják a szervezetet. A szervezet antioxidánsokkal védekezik ellenük, a C- és E-vitamin a peroxidgyököt hidrogén- peroxiddá, míg a hidroxidgyököt vízzé redukálja. Ezen kívül vannak enzimes mechanizmusok: a szuperoxid-diszmutáz redukálja az O2- közbenső terméket hidrogén-peroxiddá és a kataláz, valamint a szelént tartalmazó glutation-peroxidáz redukálja a peroxidot vízzé. Ezek a folyamatok igen fontosak a szervezet oxidatív stressz elleni védekező mechanizmusában.
38. ábra
Az egyik ilyen érdekes reakció két szabad gyök rekombinációjával jön létre: ha az O2– és az NO reakcióba lép, a nitritanion peroxidos formáját hozzák létre. A peroxisalétromossav anionja mind transz-, mind pedig cisz-izomerként létezik, és ha az oxigén itt átvándorol a nitrogénre, akkor nitrátion kapunk, amely közel se olyan mérgező, mint a peroxinitrit. Így írható le tehát a teljes reakció, amellyel kapcsolatos munkát Mátyus Péter és Svend Jensen kollégáimmal végeztük el.
39. ábra
Az antioxidánsokat figyelembe véve most a likopinról szeretnék szólni néhány szót. A likopin “magyar találmány. Zechmeister professzor Pécsett tanulmányozta a két világháború között. Miután kiment Amerikába, az amerikaiak is felismerték, hogy mennyire fontos ez a vegyület. A természetben a paradicsomban a csupa-transz izomer keletkezik, bár többféle cisz-izomer is létezik, és várhatóan a cisz-izomerek kevésbé stabilak, mint a transz-izomer. Egyetlen kivételt jelent az ún. ötös cisz-izomer, amelyik a 39. ábrán alul látható, ez ugyanis stabilabb, mint a transz-forma. Mint ismeretes, ilyen nagy molekuláknál a transz-cisz izomerizáció hő hatására könnyen előfordulhat. Ennek az izomerizációnak tulajdonítják a mediterrán diéta egészséges voltát, délen ugyanis nagy mennyiségű likopint szoktak az emberek fogyasztani naponta. Ehhez járul még, hogy a főzött paradicsomban az ötös cisz-izomer feldúsul, amely sokkal erélyesebb antioxidánsként működik, mint a transz-izomer.
40. ábra
A antioxidánsok másik fontos csoportját a flavonoidok képezik. Amikor több mint ötven évvel ezelőtt még egyetemi hallgató voltam, már akkor tudtam, hogy Debrecen a flavonoidok fővárosa. Bognár professzor dolgozott akkor Debrecenben, ott azóta is erős a flavonkémia. Abban az időben fogalmam se volt arról, hogy ezek antioxidánsok, de itt kell emlékeztetnem arra, hogy Szent-Györgyi Albert már 1936-ban a citromléből izolálta C-vitamint kísérő citrint, amelyet P-vitaminnak nevezett el, mert csökkentette a hajszálerek permeabilitását. A vele együttműködő Bruckner Győző állapította meg, hogy a citrin flavonoid-glikozidok keveréke, felfedezésükről még abban az évben a Nature hasábjain számoltak be. Később derült ki, hogy ezek a flavonoidok antioxidánsok. Működésük során az egyik hidroxilcsoport veszít egy hidrogént, és egy fenoxigyökös szerkezet alakul ki, ahol szabadgyökös oxigént hidrogénkötés stabilizálja. Az általános képlet a 40. ábrán látható. Nem kis örömmel tölt el az a tudat, hogy a mi kis országunk három ilyen fontos antioxidánssal ajándékozta meg a világot, mint a likopin, a C-vitamin és a flavonoidok.
41. ábra
A következő példa az alfa-tokoferol, közkeletű nevén E-vitamin. Itt is egy para-kinoidális szerkezet tud kialakulni az oxidáció folyamán. A molekulának van egy hosszú oldallánca, amely lehet nyújtott vagy felcsavart. Kissé úgy néz ki ez a felcsavart konformer, mint egy torzított dugóhúzó, amivel a molekula bele tud fúródni a lipoproteinekbe és ott áll lovagként, hogy az oxidatív stressz ellen védjen. Az alfa-tokoferol, amelyet több igen hasonló szerkezetű vegyület kísér, a C-vitamin egyik segítőtársa, mint zsíroldható antioxidáns.
42. ábra
Egy sematikus kép a 42. ábrán a sejtmembránt kinagyítva ábrázolja. A membránban ott látható befúródva az alfa-tokoferol, amely megfogja a szabad gyököt, miközben oxidált formává alakul.. Az oxidált E-vitamint a C-vitamin visszaredukálja, miközben ő oxidálódik, az oxidált C-vitamin viszont visszaredukálható a redukált glutation segítségével.
43. ábra
A glutationnal kapcsolatban szeretném kissé dramatizálni a szeléntartalmú glutation-peroxidáz enzim fontosságát. Ugyanis nemcsak a szabad gyökök, de a peroxid maga is oxidál. Azok a hölgyek, akik fodrásznál szokták szőkíteni a hajukat, azok minden bizonnyal tudják, hogy a peroxid megöli a haj színét. Ha azonban a haj színét megöli, akkor a DNS-t is meg tudja ölni és ilyen értelemben bennünket belülről rozsdásíthat. Ez a peroxid nem redukálódik tovább vízzé, ha nincs elég szelénkészletünk, azaz ha nincs elég glutation-peroxidázunk. Ebben az esetben egy „peroxiddugó” alakul ki: ahogy az autók nem tudnak továbbmenni egy közúti dugó esetén, ugyanúgy a peroxid sem tud továbbalakulni szelén hiányában. Ezt a folyamatot egy ciklusos mechanizmus írja le. A sztöchiometriai egyenlet a 43. ábra alján látható.
44. ábra
Az említett roppant fontos folyamat vizsgálatát olasz kollégákkal, a Bolognai Egyetemen Professzor Bottoni professzorral együtt végezzük. Magyarországról Perczel András és Viskolcz Béla professzorok és doktoranduszaink, Beke Tamás és Michelle Sahai vesznek részt ebben a munkában. A 44. ábra egy katalitikus triádot tüntet fel, amely a reakció folyamatát elősegíti, maga az enzim a képen látható dimer. A cikusos reakció mechanizmusának első lépését ezeken a modelleken tanulmányoztuk.
45. ábra
Mint tudjuk, az a táplálék, amit magunkhoz veszünk, rendszerint nagyon szegény a nem kalóriás tápérték szempontjából. Fontos anyagok hiányoznak: vitaminok és antioxidánsok. Vannak azonban táplálékunkban toxinok is, amelyek mérgeznek.
46. ábra
Az egyik ilyen toxint a fuzárium gomba termeli, amely rátelepszik a búzaszemekre, ezek bekerülnek a magtárba, és amikor megőröljük a búzát, akkor ezt is megőröljük vele együtt. A gomba egyik toxinja a deoxinivalenol vagy rövidítve DON, Képletét a 46. ábra szemlélteti: felismerhető benne egy konjugált keton és egy epoxid szerkezeti részlet. A konjugált karbonilcsoportot OH-csoportok révén kettős hidrogénkötés stabilizálja. Az infravörös spektrumban jól lehet látni ennek a kettős hidrogénkötésnek a szimmetrikus és aszimmetrikus vibrációját. Az ábrán jól láthatjuk továbbá a DON optimalizált struktúráját. Ilyen értelemben elképzelhető, hogy ez az aktivált konjugált keton Michael-addícióval könnyen át tud alakulni, ha például egy szabad SH-csoport van a környezetében, amely például a glutationban vagy ciszteinben található. Elképzelhető tehát, hogy egy ilyen mechanizmussal fejti ki a DON a mérgező hatását.
47. ábra
Hasonló szerkezetű a fuzárium gomba másik toxinja, a nivalenol, amelyben jelen van egy további hidroxilcsoport is. Látható a 46. ábrán a konjugált karbonilcsoport és a kettős hidrogénhíd, ami aktiválja ezt a keton szerkezeti részletet, miközben az extra hidroxilcsoport az epoxidgyűrűt aktiválja. Ilyen aktiválással ez a gyűrű fel tud nyílni, kapunk egy karbokationt, amely alkilezni képes a DNS-t. Ilyen értelemben elképzelhető, hogy még DNS- degeneráció is előfordulhat e toxin hatására. Egyelőre azt mondják, hogy ez a toxin nem rákkeltő, de érdemes lenne a szemünket rajta tartani.
48. ábra
A jelen diszkusszióját befejezve szeretnék a jövőbe tekinteni néhány ábra bemutatásával.
49. ábra
A peptid és protein folding, azaz a felcsavarodás problémája több mint száz éves. Mondhatnánk, hogy a feladat roppant egyszerű, mert voltaképpen csak egy konformációs kérdéssel állunk szemben. Mivel azonban a peptidek lánca igen hosszú és sokféle kölcsönhatás lehet a csoportok között, ezért a megoldás nem is annyira egyszerű. A 49. ábrán látható forgási kúpok is mutatják, hogy a gerinckonformáció változásoknak milyen sok lehetősége van.
50. ábra
Felmerül az az alapgondolat, hogy ha matematikai problémává tudnánk
átalakítani ezt a konformációs kérdést, akkor talán jobban a dolgok mélyére
nézhetnénk. Egy prolinrész esetében, ahol csak egy oldallánc-konformáció
és csak egy gerinchez tartozó dihedrális szög van, amely a karboxilcsoport
elfordulását jellemzi, az elemzés viszonylag könnyen kivitelezhető. Így
ha a cisz- és transz-izomert is vizsgálni akarjuk, akkor a három függvény
szorzateleme szükséges.
Egy “általános aminosav-diamidra” nézve csak a fi és a a pszi szög
definiált, ezért ugyanez az eljárás már két függvény szorzatával megoldható.
Mindkét függvény egy többszörös trigonometrikus sorbafejtéssel közelíthető.
A közelítéshez függvényenként elegendő 3+3+1 alfüggvényt figyelembe venni.
Mivel függvényenként 7 tagunk van, a két függvény szorzata 7 x 7 = 49 tagból
áll, vagyis egy 49-tagú sorbafejtésről beszélhetünk, és ilyen értelemben
ez menedzselhető egy aminosavra. Abban az esetben, ha egyfajta aminosavat
tartalmazó n-tagú oligopeptidet akarunk vizsgálni, akkor (49)n lesz a tagok
száma, és ennek a feladatnak a megoldása már lényegesen bonyolultabb.
51. ábra
A kezdet kezdetén mi az alanin diamiddal próbálkoztunk, ennek a Ramachandran-felülete az 51. ábrán látható. Ez ugyanúgy néz ki, akár az illesztett matematikai formát, akár pedig magát a számoltat nézzük. A korreláció a szögek között viszonylag jó, a kék vonal a 45o-os szögnek megfelelő egyenes, tehát a korreláció tökéletes. Megjegyzendő, hogy a fi torziós szög lényegesen jobb korrelációt mutat, mint a pszi. Nem olyan rossz azonban itt se a korreláció, mindössze egyetlen egy helyen van komoly eltérés, amikor is a potenciáliseenergia-felület nagyon lapos a delta-L minimum körül. Amikor nem olyan lapos az energiafelület, akkor lényegesen jobb a korreláció. Az igazi kérdés az, ha egy hosszabb oldalláncú aminosavat veszünk figyelembe, mit fogunk látni. Tara Kehoe végzi ezt a munkát.
52. ábra 53. ábra
A másik fontos dolog a protein-foldinggal kapcsolatban az entrópiaváltozás. Az energiaszámításoknál már értünk el eredményeket, ahogy az előzőekben elmondtam, 2001-ben egy nyolc alaninrészes peptidnél a hélixet vizsgáltuk, ma viszont Fejér Szilárd segítségével már 34 aminosavval is tudunk számolni, de csak energiát. Hogy entrópiát számoljunk, ahhoz sokszorosan több gépidő kell, és pillanatnyilag nem tudtunk továbbmenni tíz aminosavnál. Érdemes megjegyezni, hogy a két görbe, tehát az entalpiagörbe és a T-S egyenes a hét aminosavas peptidnél keresztezik egymást, amikor is termoneutralitásról lehet beszélni, és ettől kezdve növekvő stabilitása van a hélixnek.
54. ábra
A Ramachandran-féle szabadentalpia-felület nagyon hasonló a megfelelő entalpia- és energiafelülethez, a minimumok kb. ugyanott vannak. Most láttuk azonban először, hogyan néz ki maga az entrópiafelület ugyanazon Ramachandran-féle fi és és pszi változók szerint. Mindez 0 és 360o között van ábrázolva, a béta-L, tehát a teljesen nyújtott konformer a legmagasabb entrópiájú, és amint csavarodik, abban a pillanatban csökken az entrópiája.
55. ábra
Ha ezt áttesszük most a IUPAC konvencióra, –180o és +180o közé, akkor ezek a sarkokon levő nyújtott béta-struktúrák, és így esik le az entrópia a minimum felé. Mindez emlékeztet bennünket arra az ún. entrópiatölcsérre, amiről a biológusok beszélnek. Szerintünk ahogy az energia csökken, úgy az entrópiaváltozás egyre szűkebb lesz. Még nem tudjuk megmondani, hogy az entrópiatölcsér-koncepció mennyire lesz látható a nagyobb peptideknél, de mindenesetre az összehasonlítás érdekesnek tűnik.
56. ábra
A következőkben rátérek a foszfolipidekre és a membránokra, melyekről korábban már szó volt. Ezen a téren Viskolcz Béla és munkatársai végzik a számításokat. Az 57. ábrán látható, hogyan épül fel egy foszfolipid.
57. ábra
A foszfolipid egy glicerinszármazék, zsírsavkomponense lehet telített vagy telítetlen.. Az 57. ábra bal oldalán feltüntetett telítetlen zsírsavak cisz-konfigurációjúak és allil típusú szerkezeti részletet tartalmaznak, így szintén antioxidánsként szerepelnek, és védik a sejtmembránt az oxidatív stressztől.
58. ábra
Amikor a foszfolipid-egységek összeállnak, akkor megkapjuk a membrán kettős rétegét, ez voltaképpen egy biológiai nanostruktúrának felel meg. Természetesen az 58. ábrán levő vázlat idealizált. Az ábra jobb oldalán egy sokkal reálisabb reprezentációt látunk, egy G-proteinhez csatolt receptor képében. Itt a fehér fehér gömböcskék a zsírsavak atomjainak felelnek meg, a transzmembrán protein polipeptidláncát a színes vonalak jelölik, amelyek át meg átszövik ezt a membránstruktúrát. A számolások ezen a téren is nagyon fontosak lennének, hiszen a gyógyszerkutatásnak ma kb. 50%-a olyan témákhoz kötődik, amelyek a G-proteinhez csatolt receptorral kapcsolatosak.
59. ábra
Ha már a nanoszerkezetnél tartunk, megemlíteni Beke Tamás munkáját, aki Perczel András doktorandusza.: Az ő modellje annyiban különbözik az alfa-peptidektől, hogy egy beiktatott CH2-csoport van a peptidláncban, ami extra flexibilitást ad a molekulának. Ezekből a béta-peptidekből lehet nanocsövet építeni, az 59. ábrán oldalnézetben, illetve fölülnézetben láthatunk egy nanocsövet, a nanocső átmérője változhat attól függően, hogy hogyan állítjuk össze. Adott esetben ez egy olyan méretű cső, amelyen egy vízmolekula keresztülfér, s mint egy lift a liftaknában, le és föl mozoghat.
60. ábra
Újra témát váltva, a megelőző orvoslás molekuláris alapjairól szeretnék beszélni. Napjainkban a makroszkopikus orvostudomány a leginkább ismert, itt kezelő terápia van, tehát valakinek betegnek kell lennie ahhoz, hogy elkezdhessük a gyógyítást. Ezzel szemben a következő fázis – azaz a következő gyógyítási szint, amelyik most már a molekuláris orvostudomány területére esik – a megelőző terápia lenne, itt már akkor elkezdjük a terápiát, amikor még az illető egészséges, azért hogy ne legyen beteg. Természetesen nem ma kezdődött ez a típusú megelőzés, a védőoltásokat már a XIX. században alkalmazták. A táplálék- kiegészítőket viszont nem is olyan régen, csak a XX. század második felében vezették be, ez is a megelőző terápiához tartozik. Azonban van egy probléma, nem tudunk átmenni a kék görbéből a zöld görbébe, mert van egy paradigmaváltás. Tehát meg kellene változtatni a hozzáállásunkat a dolgokhoz, ahhoz, hogy a 60. ábrán feltüntetett kék görbéből át tudjunk ugrani a zöld görbébe a piros vonalon át. Ennek nem lesz vége, csak valamikor a XXII. században, és akkor előtérbe fog kerülni a kvantum-orvostudomány. Az emberi szervezet ugyanis mindössze 25 gramm elektront tartalmaz, de ennek a 25 gramm elektronnak az eloszlása adja az egészséget vagy a betegséget. Az orvostudomány feladata tehát az lenne, hogy menedzselje a 25 gramm elektron eloszlását, aminek a mindennapi gyakorlatával még természetesen várnunk kell. Ennél a harmadik gyógyítási szintnél, vagyis a kvantum-orvostudománynál, a perturbációs terápia lesz a „csúcstechnológia”. Meg kell azonban említeni, hogy ez nem egészen utópia már ma sem. Itt vannak ugyanis azok az úgynevezett csodálatos gyógyulások, amelyekről hallani lehet úton-útfélen. Hogy volt valaki, akiről már azt mondták, nemsokára viszik ki a temetőbe, mert a rákbetegség végez vele, s aztán hirtelen, egyik napról a másikra meggyógyult. Kétségtelen, hogy valamilyen változás történt, ami lehetővé tette, hogy az illető személy immunrendszere kitakarítsa a szervezetét. És ez nem külső beavatkozásra, hanem belülről történt, tehát valamiféle perturbáció állt elő a szervezetben, és ez végrehajtotta a perturbációs terápia folyamatát. Nyilvánvalóan, amikor megértjük majd ezt a folyamatot, akkor itt is lesz egy paradigmaváltás, de az már csak a XXII. században fog bekövetkezni, úgyhogy ezzel most ne is foglalkozzunk. A mi pillanatnyi problémánk az, hogy a jelenlegi paradigmaváltást hogyan tudjuk kezelni. Az áthidalás természetesen tőlünk függ, és ha szisztematikusan kezeljük a témát, akkor a határon át tudunk lépni. A régi orvoslási módszert egyre nehezebb tartani, a gyógyszerárak ugyanis felfelé fognak menni, mert egyre nehezebb lesz új gyógyszert felfedezni, egyre költségesebbé válik az egészségügy, ugyanakkor a megelőzés egyre olcsóbbnak tűnik. Ilyen értelemben tehát előbb-utóbb szükségessé válik, hogy a paradigmaváltással átlépjünk a korábbi gyógyítási szintről az újabbra.
61. ábra
A 61. ábrán láthatók azok a nagydózisú vitaminok és antioxidánsok amelyeket Kanadában már használnak. Szeretném megjegyezni, hogy mielőtt én ezekkel találkoztam volna, már elkezdtük a számításokat az E-vitaminnal, a C-vitaminnnal, a folsavval kapcsolatban és most vizsgáljuk a Q10-et, valamint a többszörösen telítetlen zsírsavakat. A szelénről – amit a szervezetnek be kell építenie – már beszéltem, és örömmel láttam, hogy Kanadában a megelőzés lényegesen előbbre jár, mint Magyarországon.
62. ábra
A 62. ábra bemutat egy rákos daganatot, olyasmit, amitől mindannyian
félünk, a grafikon pedig a világ halálozási átlagát jelzi, ami itt egy
fekete vonal. Magyarország az élen áll, 100 000 lakosra 220 haláleset jut,
a világátlag kb. 150. Hogy tudunk ilyen ügyesek lenni? Természetesen lehet
erre azt mondani, hogy nagyon sok oka lehet a ráknak, mi nem a mediterrán
diétán élünk, azonkívül nálunk túl sokan dohányoznak, és nagyon stresszes
az életünk. Ha azonban meggondoljuk, hogy az átlag alatt elhelyezkedő országokban
engedélyezik a magas dózisú antioxidánsokat és vitaminokat, míg az átlag
fölött lévő országokban tiltják azokat, akkor mindjárt felmerül a kérdés,
vajon nem kellene-e nekünk is ezen a tiltáson változtatni.
Hadd említsem meg, csak úgy érintőlegesen (mivel a C-vitamin fontosságát
Szent-Györgyi óta ismerjük), hogy személyenként napi 1 gramm (1000 mg)
C-vitamin (aszkorbinsav) lenne a minimális szükséglet. A kristályos aszkorbinsav
kilójának világpiaci ára 10 USA dollár körül van, ami kb. 2000 forint.
Ez 1000 ember minimális napi adagja lenne, tehát pénzben naponta 2 Ft/fő.
Talán megérne napi 2 forintot minden magyar egészségének a védelme.
63. ábra
Egy másik, ugyanilyen súlyú problémát jelentenek a szív- és érrendszeri betegségek. A 63. ábrán láthatjuk a szívnek azt a részét, amelyet behálóznak a koronáriák. Ezek eldugulhatnak, főleg az oxidált, alacsony sűrűségű lipoproteinekkel, amelyeket egyébként éppen az E-vitamin véd az oxidációtól. Ilyen dugulás esetén kell bypass műtétet csinálni, de ha meg tudnánk akadályozni a lipoproteinek oxidációját, talán kevesebb bypass-ra lenne szükségünk.
64. ábra
A 64. ábra egy mitokondriumot mutat be, ahol az oxidáció és a redukció folyik, ez voltaképpen egy biológiai üzemanyagcella, ugyanis az oxidációs tér és a redukciós tér szét van választva. A táplálék oxidációja a Szent-Györgyi–Krebs-ciklusban játszódik le, míg az oxigén redukciója, ami oxidatív foszforilálásnak felel meg, ahogy a biokémikusok nevezik, a másik cellában történik. Érdemes talán figyelembe venni, hogy rákos betegség fellépésekor a mitokondriumok tűnnek el először. Az oxidatív stressz teljesen szétrombolja a mitokondriumokat. A rákos sejtekben nincs egyetlen egy mitokondrium sem, a sejt nem tud táplálékot oxidálni, csak glikolízissel kapja az energiát, és ez nem kielégítő. Erre a redoxrendszerre tehát nagyon ügyelnünk kellene. A sematikus 65. ábra bemutatja, hogyan nézne ki ez az üzemanyagcella, amelyik az energiát termeli a szervezetnek.
65. ábra
Menjünk tovább, s tegyük fel a következő kérdést! Lehetséges lenne-e nem csupán gyógyszereket, hanem betegségmegelőző szereket tervezni? Ezt általában két érvvel szokták visszautasítani. Az egyik az, hogy a gyógyszergyáraknak akkor nem lenne profitja, a másik pedig, hogy kár lenne ilyet keresni, mert ilyenek úgy sincsenek. A következő néhány képen azt szeretném illusztrálni hogy ezek teljesen alaptalan vélemények. Az egyik ilyen szer az aszpirin, amelyet több mint 100 éve fájdalomcsillapítóként használunk. Az aszpirinről időközben kiderült, hogy vérhígító és minden 50 éven felüli férfinak ajánlott, én magam is szedem, hogy megelőzzem a szív- és érrendszeri megbetegedést. Az aszpirint tehát gyógyszernek fedezték fel, de véletlenül kiderült, hogy megelőző szer.
66. ábra
A másik szer a karvedilol, melyet vérnyomáscsökkentőként fedezték fel, ez alfa-béta blokkoló. Nagyon hatásos és nagyon jó, ám az utóbbi időben kiderült, hogy az Alzheimer-kór ellen is véd bennünket. Íme egy másik példa arra, hogy igenis lehetne megelőző szereket keresni.
67. ábra
E témával kapcsolatos kutatásokat Fülöp Ferenc professzorral végzünk, David Almeida közreműködésével. Nagyon érdekes szerkezeteket kaptunk, mint például a globális minimumhoz tartozót, de ennek a munkának tovább kellene folytatódnia, hogy az eddigiekből kiindulva Alzheimer-kórt megelőző szereket lehessen találni.
68. ábra
A következő példa részben kapcsolódik a Fülöp Ferenccel és Donna Gasparro-val végzett közös munkához. A Deprenyl vagy Seleginine egy Chinoin-találmány és monoamin-oxidáznak lehet használni.Magyar Kálmán (SOTE) mutatta ki, hogy a metabolitja egy N-oxid és ez neuroprotektív hatású, tehát alkalmas minden neurodegeneratív netegség megelőzésére. Voltaképpen az eredeti gyógyszer csak egy prodrug, az igazi védő az eredeti drug oxidált formája, metabolitja.
69. ábra
A modellként használt N-propargilmorfolin-N-oxid szigmatróp átrendeződésének vizsgálatát Hermecz István végzi munkatársaival, Szabó Annával és Mucsi Zoltánnal együtt. Dolgozatuk egy mutatós ábrája rákerült az European Journal of Chemistry címlapjára is. A reakció érdekessége, hogy a valódi drugot modellező vegyület N-oxidcsoportja nukleofilként támadja a propargilcsoport hármas kötését, megindítva ezzel a szervezetben is lejátszódó átalakulási folyamatot. Ez a tanulmány bizonyos összefüggést teremt a gyógyszer és a megelőző szer hatása között.
70. ábra
Bennünket, kvantumkémikusokat, számítógépes vegyészeket azzal vádolnak, hogy gyógyszereket csak a laboratóriumban lehet feltalálni, komputerrel nem lehet tervezni vagy ahogy mondani szokták: „a nyomtatóból nem jön ki a gyógyszer”. Keserű György kollégám Náray-Szabó Gáborral és munkatársaival karöltve kimutatta, hogy már két olyan gyógyszer is van a piacon, amelyeket számítógéppel terveztek, és több másik most áll klinikai próba alatt. Ez ékesen bizonyítja, hogy igenis lehet gyógyszereket tervezni számítógéppel. Ha pedig gyógyszereket lehet tervezni, akkor lehet megelőző szereket is. Ezzel egy teljesen új kapu nyílt meg számunkra.
71. ábra
Szeretnék visszatérni egy korábbi kijelentésemre, mely szerint megkezdődött
a molekuláris forradalom. Remélem, hogy a felhozott példák ennek alátámasztására
elegendőnek bizonyultak. Lényegét tekintve a molekuláris forradalom nagy
kihívás. Amikor 2222 évvel ezelőtt Hannibál megérkezett elefántjaival Róma
kapuihoz, a rómaiak kétségbe estek, mert még soha nem láttak elefántot,
nekik ez csúcstechnológia volt, kihívás a számukra. Nem tudták, hogy a
kihívás legyőzöttjei vagy győztesei lesznek-e. A molekuláris forradalom
is éppúgy kihívás. Mi is égnek emelhetjük a kezeinket, csak nem azt fogjuk
mondani, hogy „Hannibál ante portas”, hanem hogy „a molekuláris forradalom
a kapuk előtt”. Mit tehetünk ebben az esetben? Engedjük, hogy legyőzzön
bennünket vagy pedig megnyergeljük a hullámokat, mint a hullámlovas? Az
igazat megvallva, ez a fordulat roppant nagy lehetőséget jelent számunkra.
Mindenki emlékezhet arra, hogy 1946-ban Japánban, amikor az ország romokban
hevert, a gazdasági minisztérium összehívta a nagyvállalatokat és azt mondta:
Megtudtuk, hogy az elektronikáé a jövő. Tessék megnyergelni az elektronikus
forradalmat. Adunk rá adókedvezményt és garantáljuk a bankhitelt. És mi
történt: már 1956 előtt is lehetett olyan tranzisztoros rádiókat kapni
Budapesten, melyeket Japánból importáltak. Azóta minden órában, minden
fényképezőgépben ott vannak a japán chipek. Mindenki a japán csodáról beszélt
évtizedeken keresztül. Ha most mi ezt a forradalmat megnyergelnénk, akkor
mindenki a magyar csodáról beszélhetne. De hát ehhez valamit tenni kellene!
A molekuláris forradalom kulcsa a kvantummechanikában és a digitális
számítógépek felfedezésében rejlik. A kvantummechanika feje tetejére állította
a fizikát az első hetven évben. A következő hetven évben most állítja feje
tetejére a kémiát, majd ezek után a biológia és az orvostudomány következik.
Persze nem kell félreérteni, nem arról van szó, hogy ezentúl csak számítógépeket
kell használni és csak számítógépes vegyészekre van szükség! Arról van
szó, ha valaki tervez egy gyógyszert, azt valaki másnak meg kell szintetizálni,
annak ki kell mérni a fizikai és biológiai tulajdonságait. Egy teljesen
új kémiai reneszánszról beszélhetünk, ahol az elmélet és a gyakorlat együtt
tud előre haladni. Hangsúlyoznunk kell, hogy a molekuláris forradalom lehetőségei
valósak, de csak együttműködéssel tudjuk ezeket a lehetőségeket hasznosítani.
72. ábra
A 72. ábrán a jéghegy a molekuláris forradalmat szimbolizálja, aminek csak a felső csúcsát tudtam mindössze megmutatni. Ha módomban állna egy graduate kurzust tartani a molekuláris forradalomról, bizonyára többet tudnék megmutatni ebből a témából.
73. ábra
Befejezésképpen szeretnék Magyarország tudományos lehetőségeiről szót ejteni. Túlzás lenne itt minden téren forradalmian új dolgokat várni, de mindenképpen meg kell szívlelnünk azt az intelmet, amellyel Kodály Zoltán üzent nekünk még a XX. században és ennek érdelmében kell cselekednünk: „Ha a magyarság nem törekszik minden téren az elérhető legmagasabb műveltség megszerzésére, elmerül a népek tengerében. Olyan kevesen vagyunk, hogy a műveletlenség luxusát egyetlen magyar sem engedheti meg magának. Ebben áll nemzeti létünk legfőbb biztosítéka.”
74. ábra
Az egyik javaslatom az, hogy egy nagyteljesítményű számítógépközpontra van szükség ahhoz, hogy komoly, átütő munkát végezhessünk. A helyzet olyan, mint egy input-output diagram, ahol a számítógép bejön, onnan pedig az eredmények jönnek ki, komoly nagy eredmények. A 74. ábrán példaként a G-proteinhez csatolt receptor látható, mint egy számítógépes vizsgálat tárgya, de mindenféle más biokémiai munkát ís hasonlóan lehetne elvégezni, amelyek a gyógyszertervezéshez és a megelőző szerek tervezéséhez szükségesek. Ez egy viszonylag szerény javaslat. Nem magyar, hanem EU pénzzel lehetne finanszírozni egy ily regionális nagyteljesítményű számítógépközpontot.
75. ábra
A másik, ennél sokkal hatékonyabb javaslat egy európai tudásközpont, egy European Advanced Study Institute magyarországi megalakítására vonatkozik. Én mintegy harminc fiatallal kerültem kapcsolatba Magyarországon. A 75. ábrán láthatók valamennyien az ELTÉ-ről és a Szegedi Tudományegyetemről vannak, de nyilván Debrecenből, Pécsről és a többi egyetemről is találhatnánk hozzájuk hasonlókat. Ezek a fiatalok az elmúlt néhány évben 250 publikációt tettek közzé. Most dolgoznak a másik 250-en. Ez tehát egy hadsereg, de a teljes hadseregnek csak egy kis része. A többiek, akiket én nem ismerek, azoknak is itt lenne a helyük. Magyarországra egy tudásközpontot kellene hozni nemcsak azért, hogy ezeknek a fiataloknak lehetőséget adjunk, hanem hogy ezt tegyük egész Európa fiataljaival. Ha elfogadjuk azt, hogy a tudás hatalom, és ha mi ezzel a hadsereggel nem csak csatákat akarunk nyerni, hanem világháborút is, akkor erre kell építeni. A III. világháborút szerintem nem atombombával vívják, hanem gazdasági versennyel, felfedezésekkel, szabadalmakkal. Lehetőséget kell adni arra, hogy fiataljaink a többi európai fiatallal együtt eljussanak arra a szintre, hogy belőlük tízszer jobb professzor legyen, mint mi valaha is voltunk. A cél érdekében össze kellene gyűjteni a legjobb európai professzorokat, hogy időnként, mondjuk évenként egyszer-kétszer ide látogassanak, és Európa legjobb fiataljait itt tanítsák. Valamikor Nagy Lajos korában Európa fiatal uralkodójelöltjeit nevelték Budán. Most itt lehetne Európa fiatal professzorjelöltjeit okítani.
76. és 77. ábra
Összegzésképpen szeretném hangsúlyozni, hogy optimizmusom három pilléren alapul. Az egyik pillér, hogy az Európai Unió bajban van. A 2000-es lisszaboni stratégiai egyezmény szerint ugyanis az Európai Uniónak „a világ legversenyképesebb és legdinamikusabb tudásalapú társadalmává kell válnia, amely fenntartható gazdasági növekedésre képes a több és jobb minőségű munkahely teremtése illetve az erősebb társadalmi kohézió által”. Most félidőben az Európai Parlament azt fogja tárgyalni, hogy mennyire nem sikeres ez a dolog. Már öt év eltelt, és látni lehet, hogy ezt a célt nem fogjuk elérni 2010-re. Amikor a 77. ábrát összeállítottuk, akkor még csak ez volt a probléma. A világ azonban minden nappal változik, s most már a negatív szavazatok Franciaországban és Hollandiában felvetették azt a kérdést, hogy mi történik, ha az egész Európai Unió elszegényedik. Ez a folyamat azzal kezdődött, hogy Kelet-Németországot kooptálták, majd kilenc társunkkal együtt minket is bevittek az Unióba. Utánunk még szegényebb országok fognak jönni. A nyugatiak nem nagyon örülnek annak, hogy jólétüket le kell vinni arra a szintre, ahol mi vagyunk. Ilyen értelemben ezért most azt kell kérdeznünk, hogy miben tudunk mi segíteni a bajon. Az elmúlt évtizedek és évszázadok alatt mi elnyomott ország voltunk. Nekünk mindig kevesebből kellett többet produkálni, mindig az előnytelen szituációkból kellett előnyöket kovácsolni. Ezért úgy gondolom, hogy most a mi tapasztalatunk – a kevesebből hogyan lehet többet csinálni – olyan tapasztalat, amire az Európai Uniónak nagy szüksége van. Ez az egyik pillér, ami azt jelenti, hogy vannak nemzetközi lehetőségeink arra vonatkozóan, hogy az európai tudományszervezésbe belépjünk.
78. ábra
Második pillérnek tekintem azt, hogy volt egyszer egy gróf Széchenyi István, aki 1825-ben megalapozta a Magyar Tudományos Akadémiát. A 78. ábra bemutat egy 1826-ból származó dokumentumot. Az eredeti szövegeket Dr. Soós István, a Történettudományi Intézet munkatársa bányászta ki számomra, hogy megnézhessem, mi is van pontosan az alapító okmányban.
79. ábra
A 79. ábrán lehet látni az alapszabályokat. A modern, átírt szabályzat második paragrafusában ez olvasható: „…E célra tudományos vizsgálatokat és kísérleteket tétet, tudományos fölfedezéseket elősegít.” Ezek szerint a Tudományos Akadémiának a feladata és egyben a kötelessége a tudomány előbbre vitele. Van tehát egy intézményünk, amely a vázolt célkitűzéseinkben vezető szerepet vállalhat. Ami nincs az alapszabályban, de mindannyian tudjuk, hogy a Tudományos Akadémia elnöke miniszteri pozíciónak örvend és a mindenkori kormány legfőbb tudományos tanácsadója. Így rendelkezésre áll a csatorna, ha el kell jutni a politikusokhoz.
80. ábra
A harmadik pillér pedig az, hogy van egy Európai Tanács. Ez meghatározza
a főbb politikai irányvonalakat, és ösztönzést ad a legfontosabb kérdésekben.
Tagjai az Európai Unió állam- és kormányfői, valamint az Európai Bizottság
elnöke. A tanácskozást Európai Csúcsnak hívják. Tehát, a mi mindenkori
köztársasági elnökünk és a mi mindenkori miniszterelnökünk befolyásolhatja
a főbb politikai irányvonalakat és ösztönzést adhat a legfontosabb kérdések
eldöntésére. Létezik tehát egy csatornánk Budapesttől Brüsszelig. Az Európai
Unió megváltozott körülményei között az Európai Csúcsot a közeljövőben
fogják összehívni. Milyen jó lenne, ha a mi államférfiaink fölállnának,
és azt mondanák, mi nemcsak kapni akarunk az Európai Uniótól, hanem adni
is. Mi vállaljuk, hogy megszervezzük a tudománynak magas szintű működtetését,
mégpedig kevesebb pénzből, mint Nyugaton szokás. Vajon mit mondanának ők
erre? Megkérdeztem egy angol professzor kollégámat és azt mondta: „Ha arról
lenne szó, hogy Angliában vagy Németországban vagy Franciaországban legyen
a javasolt European Advance Study Institute, biztos mindannyian prüszkölnének
és egymást marnák. Azonban ha egy kis országban lenne Európa közepén, mindenki
beleegyezne.” De valakinek meg kellene próbálnia működtetni ezt a csatornát.
Mi lenne ha…?
Valamikor 60 évvel ezelőtt a Kodály-kórusban énekeltem, ahol
elementáris erővel tört ki belőlünk az óhaj:
„várjuk már, várjuk az új magyar csodákat”.
Azóta gyerekek, fiatalok, felnőttek sokasága szavalta Ady Endre sorait
és énekelte Kodály Zoltán dalát.
81. ábra
Most már valamit tenni is kellene, nem lehet csak várni. Hallgatóimnak azt szoktam mondani, hogy csodák vannak, véletlenek viszont nincsenek. Ha megkapjátok a Nobel-díjat gyerekek, az igazi csoda lesz. De véletlenül sose fogjátok megkapni, ahhoz nagyon sokat kell dolgozni. Bizony a magyar csodák megvalósulásához is sokat kell dolgozni. Ahhoz, hogy ne japán, hanem magyar csodáról beszéljenek, el kellene kezdeni az egy helyben topogás helyett a komoly előre lépést. Szeretünk arra hivatkozni, hogy mi Mohács óta szerencsétlen, elnyomott nemzet vagyunk. Lehet, de nekünk 500 év óta nem volt ilyen lehetőségünk, mint ma. Részben azért, mert tagjai vagyunk az Európai Uniónak, ahol szavunk van, és részben pedig azért, mert a molekuláris forradalom új tudományos lehetőségei nyíltak meg számunkra.
82. ábra
A 82. ábrán három vérszomjas kutya üldöz egy macskát, aki futva menekül.
Ezt vehetjük akár Mohács utáni történelmünk allegóriájának is. És ha már
évszázadokon át futottunk, most kedvező új helyzetünkben ne toporogjunk
egy helyben. Nekünk most már igazán sietni kellene, mert van értelmes célunk,
amit el kellene és el lehetne érnünk.
És aki igazán siet, nem ér rá megállni.