Дальнейшие исследования показали, что эти шесть, гормонов (кортикостероидов), несмотря на химическое сходство, значительно отличаются по своему физиологическому воздействию. Одни, регулируют метаболизм сахара и биоэнергетику организма, а. также температуру тела. Другие — деятельность почек, выделение солей и общий водно-солевой баланс в организме. Большая часть результатов, касающихся физиологического воздействия указанных, гормонов, была получена Кендаллом и его сотрудниками. Они: вместе с группой Рейхштейна подробно исследовали кортизон, который оказался очень эффективным лечебным: препаратом. После выделения кортизона в чистом виде и. особенно после того, как Рейх-штейн нашел способ его получения в больших количествах из растительных стероидов, стало возможным проверить, идею Хенча о взаимосвязи между наличием стероидов в организме и ревматическими заболеваниями. Подобные идеи высказывал и Ганс Селъе. в Канаде. Начатые, им в 30-е годы эксперименты были закончены в 1949. г., в том же году были опубликованы результаты. Кортизон действительно давал потрясающий эффект. Инвалиды, обреченные на неподвижность, за короткое время вставали на ноги. К сожалению, вскоре наступило разочарование. Инъекции кортизона, приводили к неприятным последствиям — нарушался: эндокринный баланс, например у женщин начинала расти, борода и. т. д. Это поняли, однако, позднее, а в период всеобщих восторгов в 1950-х г. Каролинский институт принял решение присудить Кендаллу, Хенчу и Рейхштейну Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследование гормонов коры надпочечников, определение, их структуры и биологического воздействия.
Хенч провел успешные опыты по лечению ревматических заболеваний инъекциями адренокортикотропного гормона. Это вещество выделяется передней частью гипофиза — главной железы внутренней секреции. Исследованием этой, железы, гормоны которой, регулируют деятельность надпочечников, щитовидной железы и ряда других органов, занимались многие ученые. Среди них наиболее известен аргентинский ученый. Бернардо Альберто Усай. Еще в 1924 г. он доказал, что гипофиз регулирует выделение инсулина и углеводный обмен. Гипофиз — малое тело весом 0,5—0,6 г. расположенное у основания головного мозга в костном образовании, называемом «турецким седлом». Декарт считал, что это — место, где находится душа. Современные ученые гораздо более прозаичны, но тем не менее они также придерживаются мнения, что эта область головы играет очень важную роль. Она осуществляет связь между нервной системой и гормональным балансом организма. Еще в XIX в. были известны заболевания, связанные с патологическими изменениями гипофиза. Известный французский физиолог Этьен Марей установил, что при некоторых из них, как и при диабете, в моче наблюдается сахар. Это наводило на мысль о наличии связи между гипофизом и обменом углеводов в организме. Классический эксперимент для исследования функции гипофиза заключался в следующем: у подопытного животного удаляли железу (или часть ее) и наблюдали за его состоянием. Усай, профессор физиологии университета в Буэнос-Айресе, выбрал в качестве объекта исследования крупную лягушку Буфо мариус, в изобилии встречающуюся на берегах Ла-Платы.
Гипофиз человека по величине не больше боба фасоли. У лягушки он значительно меньше, и его трудно увидеть. Потребовались очень тонкие операции, которые аргентинский ученый проводил с большим упорством, и в конечном счете он добился интересных результатов. Усай удалял либо всю железу, либо ее переднюю часть. В опытах на собаках, гипофиз которых также мал — всего лишь с горошину, устранение передней части железы приводило к нарушению углеводного баланса и вызывало повышенную чувствительность животного к инсулину. Собаки и лягушки, оперированные таким образом, проявляли симптомы редко встречающейся у человека болезни. При обратной имплантации гипофиза симптомы исчезали.
Усай считается одним из крупнейших физиологов первой половины нынешнего столетия. Его большой научный авторитет принес ему в 1947 г. звание лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине, которого он удостоен за открытие роли гормона, выделяемого частью гипофиза, в-метаболизме сахара. Награду с ним разделили супруги Карл Фердинанд и Герти Кори, получившие Нобелевскую премию за открытия в области каталитического превращения гликогена.
Задняя часть гипофиза также синтезирует гормоны. Один из них, окситоцин, стимулирует сокращения матки и другие процессы, связанные с беременностью. Другой гормон, вазопрессин, повышает кровяное давление и регулирует деятельность почек. Еще в 1933 г. эти гормоны были выделены, и началось их исследование. Оказалось, что они состоят из сравнительно небольших молекул, что вселило надежду на возможность определения их строения имеющимися в то время средствами. Этой проблемой занялся профессор Винсент Дю Виньо, биохимик из университета Джорджа Вашингтона в Сент-Луисе (шт. Миссури).
Определение структуры гормонов шло поэтапно, путем постепенного отщепления аминокислот, входящих в цепи этих полипептидов. Это был новый подход для химии, но Дю Виньо справился со своей задачей блестяще. Он создал методы постепенного отщепления аминокислот — одна за другой, — таким образом установив их последовательность, откуда логически вытекала структура гормонов. Пять аминокислот образовывали кольцо, замкнутое прочно связанными атомами серы цистеиновых молекул. К этому кольцу, как хвост, были присоединены еще три аминокислоты, в целом полипептидная цепь имела форму цифры 9.
Следуя традициям, американский биохимик занялся синтезом гормона окситоцина, намереваясь таким путем доказать, что предложенная им структура верна. Вновь шаг за шагом проводились эксперименты до тех пор, пока не удалось нанизать все восемь аминокислот. Испытания на подопытных животных показали, что полученное вещество идентично природному.
Первый успешный синтез полипептидного гормона ознаменовал большой успех новой науки — молекулярной биологии. Это был предвестник будущих достижений. Винсент Дю Виньо, пионер этих исследований, был удостоен в 1955 г. Нобелевской премии по химии, она была присуждена ему за исследования важных для биохимии веществ, в частности серосодержащих аминокислот, а также за первый синтез гормонов задней доли гипофиза — окситоцина и вазопрессина.
В то время как Дю Виньо проводил свои знаменитые исследования гормонов, в Кембридже один молодой исследователь поставил перед собой задачу, которая выглядела безнадежной. 25-летний Фредерик Сенгер решил определить структуру инсулина. Свои опыты он начал в 1943 г. в период, мало подходящий для научных исследований. Сенгеру приходилось делать открытия на каждом шагу, создавая новые методы для определения структуры белковых молекул.
Первым его достижением была разработка способа метить последнюю аминокислоту на том ее конце цепи, где есть аминогруппа; это делалось специальным веществом-красителем. Так было установлено, что инсулин, состоящий из 51 аминокислоты, имеет две гюлипептидные цепи, одна из которых содержит 31, а другая — 20 аминокислот. Это открытие значительно облегчило работу по исследованию структуры инсулина. Далее Сенгер продолжил изучение этих двух цепей, применяя для их частичного разделения слабые кислоты и ферменты. Полученные фрагменты, содержащие по нескольку аминокислот, распределялись методом хроматографии или электрофореза, после чего определялась последовательность аминокислотных остатков в каждом из них. Разгадка этого молекулярного ребуса отняла у английского ученого 13 лет, но в конечном счете он достиг успеха, В 1956 г. Сенгер уже мог сообщить своим коллегам полную последовательность аминокислот в двух цепях молекулы инсулина. В двух местах эти цепи соединялись так называемыми дисульфидными мостиками (два атома серы в соответствующих аминокислотах, прочно связанные между собой), а в одном месте дисульфидный мостик образовывал петлю. Этих данных было достаточно, чтобы определить пространственную структуру инсулина.
В 1958 г. Нобелевский комитет по химии принял решение наградить 40-летнего Сенгера, тем самым поощряя его на дальнейшие успехи в науке. Премия была присуждена за исследования структуры белков, в частности инсулина. В данном случае указание Альфреда Нобеля — давать премии перспективным молодым ученым — было выполнено в полной мере. После этого Сенгер занялся нуклеиновыми кислотами и в 1980 г. получил вторую Нобелевскую премию по химии — за исследования структуры нуклеиновых кислот. Этот второй успех также явился результатом разработки методов определения последовательности мономеров в молекулах биополимеров — решения задачи, которой Сенгер посвятил всю свою деятельность ученого.
