В научном плане интересна химическая защита некоторых растений от микроорганизмов и других организмов, включая млекопитающих. С этой целью в растениях осуществляется синтез и выделение специальных веществ - фитонцидов, обладающих бактериостатическим и бактерицидным действием. Так, летом 1 га лиственного леса выделяет до 2 кг летучих веществ в сутки, благодаря чему лесной воздух содержит в 200—250 раз меньше микроорганизмов, чем городской воздух.
Фитонциды — это сложный комплекс органических соединений различного строения, включающий в себя фурановые, пирановые, азотсодержащие и другие гетероциклические фрагменты, в сочетании с системами сопряженных активированных связей. Можно полагать, что эти соединения обладают потенциальными алкилирующими свойствами при взаимодействии с нуклефильными группами биомишеней клеток бактерий и других микроорганизмов, хотя количественные данные о свойствах фитонцидов как алкилирующих агентов мало исследованы.
Некоторые растения выделяют сильные раздражающие вещества, воздействующие на чувствительные рецепторы слизистых оболочек глаз и дыхательных путей (капсаицин-раздражающее соединение красного перца, лакримогенный фактор лука и др.).
Биологически активные вещества, синтезируемые микроорганизмами, растениями и животными, в качестве химической защиты являются химическими соединениями уникальных структур. Многие природные яды (такие как батрахотоксин, голотурин, тетродотоксин, сакситоксин, палитоксин и другие соединения), характеризующиеся высокой токсичностью для млекопитающих содержат, как правило, системы сопряженных активированных кратных связей, эфирные, тиоэфирные и другие гетероциклические структуры, а также подвижные метальные радикалы и другие группировки, которые могут способствовать проявлению потенциальной реакционной способности природных ядов как алкилирующих соединений с образованием более прочных комплексов с биомишенями клеток-"хозяев". Это утверждение с химических позиций требует дополнительных исследований.
Антибиотики, обладающие свойствами алкилирующих соединений. 6 борьбе за существование грибы выработали защиту от своих врагов по эволюционной лестнице — бактерий и других микроорганизмов — в виде биологически активных соединений — антибиотиков. Механизм действия антибиотиков обусловлен их способностью нарушать строение и функции НК, ферментов метаболизма НК, структурных элементов биомембран и ферментов их метаболизма и других биологически важных компонентов клеток. Образование прочных комплексов антибиотиков с биомишенями обусловлено гидрофобными, кулоновскими и диполь-дипольными взаимодействиями, водородными связями и способностью образовывать более прочные связи за счет алкилирования и ацилирования. Так, хорошо известный антибиотик — пенициллин — содержит в своей молекуле лактам-тиазолиновую бицикли-ческую систему пенама, обладающую высокой алкилирующей способностью по отношению к нуклеофильным реагентам.
В последующем были выделены другие антибиотики: стрептомицин, цифалоспорины, цефаломицины, клавулановая и оливановая кислоты, тиеномицин и другие антибиотики. Характерной чертой в строении этих антибиотиков является наличие в их молекулах активированных кратных связей, которые могут участвовать в образовании прочных комплексов с молекулами биомишеней, в том числе за счет алкилирования нуклеофильных групп ферментов и нуклеиновых кислот.
Достаточно хорошо изученными в этом отношении являются митомицины, порфиромицин, блео- и флеомицины и др.
Митомицины А, В, С и порфиромицин представляют собой комплекс антибиотиков, продуцируемых грибами Streptomyces, действующих на ДНК бактерий. Впервые описаны японскими исследователями в начале 50-х годов, позже их строение установлено рентгеноструктурным и химическим анализом в 60-е годы. Ниже приведено строение антибиотиков (митомицинов и др.), обладающих алкилирующими свойствами.
Наиболее характерной чертой строения митомицинов является редко встречающееся в природных соединениях наличие в их молекулах азиридинового цикла, обусловливающего алкилирующие свойства.
Митомицины — быстродействующие бактерицидные и цитостатические препараты Они вызывают нарушения строения ДНК путем алкилирования пуриновых оснований (одно основание на 200—300 пар оснований) и образованием "сшивок" двух цепей ДНК при алкилировании пуриновых оснований в противоположных цепях ДНК (одна "сшивка" на 2000—5000 пар оснований).
Помимо митомицинов, многие другие антибиотики, обладающие цитотоксической активностью в основном за счет действия на нуклеиновые кислоты, ферменты их метаболизма и компоненты биомембран, содержат фрагменты молекул с алкилирующими свойствами, что определяет их способность образовывать прочные комплексы с биомишенями.
