Почву для исследований в этом направлении подготовил Ферид Мурад. Он знал, что нитроглицерин активирует в аортальных мышечных клетках фермент гуанилилциклазу, которая способствует выработке циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ), что в свою очередь вызывает релаксацию мышц. Мурад выдвинул предположение, что нитроглицерин действует именно из-за того, что выделяет оксид азота NO. Ученый проверил свою гипотезу, просто пропустив газ NO через тканевый препарат, содержавший гуанилилциклазу. Действительно, производство цГМФ увеличилось! Был обнаружен новый способ воздействия на ферменты для активации их функций. Так Мурад выявил принцип работы нитроглицерина, остававшийся неизвестным более ста лет, а ведь все это время нитроглицерином успешно лечили стенокардию! Эксперименты Ферида Мурада, выполненные за несколько лет до открытия Ферчготтом эндотелиального фактора, и проторили для исследователей «тропинку» в нужном направлении для поиска загадочного вещества из эндотелия.
Именно по этой «тропинке» и шел третий лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1998 года Луис Игнарро, получивший ее вместе со своими коллегами «за открытие свойств оксида азота как сигнальной молекулы в сердечно-сосудистой системе». Вдохновленный выводами Мурада, он лично убедился, что именно NO расслабляет кровеносные сосуды. Одновременно с Робертом Ферчготтом, но независимо от него Луис Игнарро исследовал также работу эндотелиального фактора, «охота» на который уже подходила к логическому завершению. Она увенчалась успехом во время научной конференции в Рочестере, штат Миннесота, США летом 1986 года. На этой встрече Ферчготт рассказал, основываясь на нескольких работах, что этим фактором был оксид азота NO. На том же заседании Луис Игнарро поддержал это заявление. Игнарро пошел еще дальше: при помощи спектрального анализа он установил, что спектры излучения при взаимодействии гемоглобина с эндотелиальным фактором и с NO идентичны. Таким образом, он сделал вывод, что открытое Ферчготтом вещество и есть оксид азота. Охота закончилась. Загадка, связанная с эндотелиальным фактором, была окончательно отгадана и помогла решить много прикладных задач.
Сегодня мы знаем, что NO играет в организме важные сигнальные и регуляторные роли. Образующийся в нервных клетках оксид азота быстро распространяется во всех направлениях, активируя все клетки в непосредственной близости. Это помогает быстро включать и выключать многие функции, от поведенческих реакций до желудочно-кишечной подвижности. За счет того, что оксид азота может отключать сокращение артериальных мышечных клеток, артерии под его воздействием расширяются. Так NO влияет на давление крови, регулирует ее приток к различным органам, а заодно предотвращает образование тромбов. Белые кровяные клетки, например макрофаги, вырабатывая NO в больших количествах, становятся при этом токсичными для бактерий и паразитов.
Так что дает оксид азота мужчинам?
Все очень просто. Благодаря действию оксида азота расслабляются мышцы и расширяются сосуды пещеристого тела полового члена, наполняющегося от этого кровью. Именно с помощью оксида азота и работают самые эффективные препараты для людей с нарушениями эрекции. В том числе и самое известное из них «Виагра» с действующим веществом силденафилом.
ГЛАВА 6. Нобелевские открытия XXI века
РНК-интерференция «контролер» генетической информации
Жак Моно
Франсуа Жакоб
Генетический код, хранящийся в ДНК, содержит все необходимые сведения о структуре белков. Инструкции, содержащиеся в ДНК, копируются в мРНК и затем используются для синтеза белков. Этот поток генетической информации от ДНК через мРНК к белку британский ученый и лауреат нобелевской премии Фрэнсис Крик назвал центральной догмой молекулярной биологии. Ведь белки участвуют во всех жизненных процессах: как ферменты они переваривают пищу, как рецепторы принимают сигналы мозга, как антитела защищают нас от бактерий.
Наш геном состоит примерно из 30 000 генов, но в каждой клетке используется только часть из них. Какие гены будут участвовать в синтезе новых белков (то есть экспрессироваться) контролирует молекулярная машина, которая снимает с ДНК мРНК-копию в процессе, называемом транскрипцией. Это, в свою очередь, может зависеть от различных факторов. Основополагающие принципы регулирования экспрессии генов более 50 лет назад открыли лауреаты Нобелевской премии французы Жак Моно и Франсуа Жакоб. Эти принципы одинаковы для всех живых организмов от бактерий до людей.
В начале 1990-х годов проводившие эксперименты молекулярные биологи получили ряд неожиданных результатов, которые никто не мог объяснить. Самые поразительные эффекты наблюдали ученые, занимавшиеся биологией растений. Они пытались сделать цвет лепестков петунии более интенсивным и для этого вводили в ДНК растения ген, вызывающий образование красного пигмента в цветах. Однако цвет петуний не стал интенсивнее, он просто пропал, лепестки стали белыми! Механизм, вызвавший этот эффект, оставался загадочным до тех пор, пока молекулярные генетики из США Эндрю Файер и Крейг Мелло не совершили «открытие РНК-интерференции гашения активности генов с помощью двухцепочечной РНК», за которое получили в 2006 году Нобелевскую премию.