Знание-сила, 1999 №02-03

Об этом наш корреспондент Екатерина Демидова беседовала с доктором биологических наук, профессором А. Ф. Ваниным.

Форпост мировой науки В день нашей встречи в Институте химической физики отключили отопление. Мой собеседник, блистательный Анатолий Федорович Ванин, встретил меня на пороге своей лаборатории в пальто. Сама лаборатория размещалась в подвале института. Ох, умеют у нас «создать условия»! По длинному коридору мы прошли в самый дальний конец подвала – там кабинет заведующего лабораторией Ванина. Не было бы счастья, да несчастье помогло: приборы бездействовали, не рассчитанные на наши ноябрьские температуры, и времени для разговоров у нас было много.

Мне сразу бросилась в глаза длинная полка над письменным столом, вся плотно уставленная толстыми цветными скоросшивателями.В них – материалы исследований оксида азота. Ванин работает в этой области уже более тридцати лет. Любой студент- медик сегодня расскажет вам о роли оксида азота в кардиологии, но вряд ли назовет авторов этих исследований. Только после присуждения Нобелевской премии мы услышали о том, что, оказывается, среди ее лауреатов по праву мог бы быть наш, российский ученый – Анатолий Федорович Ванин.

Так как же все происходило на самом деле?

Слева направо: В. Башкатова, Л.Игнарро, С. Моррис, Х.Маеда, А. Ванин, Дж.Стэмлер, В.Микоян, Ж.-К.Драпъе

Еще лет пятнадцать – двадцать назад сама постановка вопроса об универсальной биологической роли оксида азота казалась дикой: оксид азота – сильнейший промышленный загрязнитель, его рассматривали исключительно с точки зрения вредности для всего живого: окисление оксида азота в атмосфере оборачивается кислотными дождями. Огромное его количество, содержащееся в табачном дыме, образует канцерогенные вещества. В общем, представить себе то, что известно сегодня, было невозможно, но…

Все началось в середине шестидесятых. В Институте химической физики сотрудник лаборатории Л. А. Блюменфельда Толя Ванин обнаружил сначала в дрожжевых клетках, а затем и в клетках животных загадочные «парамагнитные центры». Приборы регистрировали не известный до сих пор сигнал. Что за соединение его испускает?

Надо сказать, что в 60-е годы Россия в значительной степени опережала остальные страны в физико-химических и биохимических исследованиях, благодаря тому что Е. П. Завойский изобрел способ изучения сложных соединений в электромагнитном поле – метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). У нас в стране ЭПР вошел в биологию с легкой руки Блюменфельда. Сигналы ЭПР разных химических соединений весьма специфичны, что и делало метод Завойского очень удобным.

Так вот, непонятный сигнал был открыт именно этим методом.

Как в подобных случаях поступают биохимики? Они начинают выделять соединение в чистом виде, а потом физико-химическими методами определяют, что это такое. Таким путем пошли американцы и ничего толком не узнали, потому что при выделении неизвестного вещества необычные парамагнитные свойства исчезали, и единственное, что удалось предположить, – его возможную белковую природу.

Второй путь – «а если?» Если попробовать найти соединение, которое дает точно такой же сигнал? С точки зрения западных ученых это была авантюра, но по свойствам «загадочной русской души» и по молодости лет Анатолий Ванин поступил именно так.

В это время американские химики показали, что сигналы ЭПР того же диапазона дают при комнатной температуре низкомолекулярные серосодержащие (тиоловые) комплексы железа с оксидом азота.

Поразмышляв над этим, Ванин понял, что их результаты имеют какое-то отношение к его собственной работе. В это время он уже установил, что полученные им сигналы связаны с белками, а точнее, с их тиоловыми группами.

И снова авантюрная на первый взгляд идея. При комнатной температуре белковые центры малоподвижны, этим определяются характеристики сигнала ЭПР. Что если попробовать заморозить раствор соединений, которые исследовали американцы, и тем самым как бы приблизить их парамагнитные свойства к свойствам белка? Когда это было сделано, полученный сигнал совпал с тем, который обнаружил Ванин. Итак, замороженный раствор динитрозильного комплекса железа с тиолами дает точно такой же сигнал, как о биосистеме. Просто повезло? Нет, скорее это пример блестяще сработавшей научной интуиции.

Так или иначе, дорога открылась, стало ясно, что искомое соединение – какой-то тиолсодержащий белок, связывающий железо и оксид азота. Ванин начал изучать его по частям: воздействовать разными реагентами и на железо, и на тиоловые группы, и на оксид азота. Исследования вели параллельно на модельных соединениях и на биосистемах. И все сходилось.

Подозрение пало на белки, функционирующие в митохондриях. Ведь если на них «сядет» NO, то в результате получится искомое соединение. Но это была ошибка. Оксид азота реагирует с железосерными белками довольно сложным образом и сам по себе не способен их разрушать с образованием динитрозильных комплексов железа. Через двадцать лет ту же ошибку сделали американцы, когда, в свою очередь, нашли уже известные Ванину комплексы. Вопрос остался открытым.

Очень скоро ученые снова вплотную столкнутся с этим загадочным соединением.

А пока в 1980 году Анатолий Федорович Ванин защищает докторскую диссертацию, в которой показывает, что оксид азота действительно включается в ткани животных и может существовать в клеточных системах, что он способен влиять на статус и обмен железа в организме и предполагает, что возможно образование NO в организме без поступления его извне. Это предположение не давало ему покоя, мысль о том, что в живых системах есть какие-то собственные источники NO, с течением времени казалась все более правдоподобной.

А. Ванин и Р. Форчготт в Кардиологическом центре. Москва, 1989год

Уже в середине 70-х годов начали появляться работы, в которых сообщалось, что оксид азота способен активировать гуанилатциклазу – важнейший фермент, связывающий гормональные воздействия на клетку с внутриклеточными процессами.

Это были исследования американца Ферида Мьюрэда. Они стояли в цепи изучения многих межклеточных передатчиков. Совершенно неожиданно оказалось, что гуанилатциклаза, в отличие от других подобных ферментов, может функционировать в растворимом состоянии, то есть не нуждается в рецепторах, на которые бы воздействовал гормон или иное биологически активное вещество. Что же заставляет ее работать? Теперь осталось только удивляться и гадать, каким образом Мьюрэд так быстро понял, что гуанилатциклаза активируется нитро- и нитрозосоединениями, вызывающими расслабление сосудов. Но, поняв, он немедленно предположил, что эти соединения выделяют оксид азота, именно он и является их активным началом. Эксперименты полностью подтвердили его предположение. Оказалось, что оксид азота сам по себе вызывает расслабление сосудов. Таким образом была разгадана более чем столетняя загадка механизма действия нитроглицерина.