NO作为信号分子发现史.docVIP

NO是体内重要的信号分子的发现史及作用机制 11生物科学A班 陆韵玲 11550803032 1998年诺贝尔医学或生理学奖的获得者是佛奇哥特Robert F.Furchgott，伊格纳罗Louis J. Ignarro以及慕拉德Ferid Murad。他们是“NO是体内重要的信号分子”的发现者，正因为这三位美国科学家，打开了气体分子能作为体内信息传播分子的大门。以下是NO作为体内气体信号分子的发现史： 最先发现NO具有信息传导功能的人是在美国布鲁克林南方卫生科学中心的佛奇哥特。1953年，弗奇戈特使用离体血管条（ helical strip ）实验研究了肾上腺素、去甲肾上腺素、亚硝酸钠和乙酰胆碱等对动脉条的生理作用。但在当时的实验中存在一个令人困惑不解的现象：给整体动物静注 ACh 引起血管舒张效应，而 ACh 对离体血管条标本产生收缩作用而不是舒张作用？ 当时被称之为“Furcthgot悖论”。 直到1978年，还是在Furchgott的实验室，一次偶然的事件才使这一矛盾得以澄清。该事件源于一次错误实验操作：该实验室一名叫David的技术员未按原定实验步骤， “ 错误 ” 地将carbachol（拟胆碱药，ACh类似物）加到由去甲肾上腺素预收缩的血管环标本中，结果发现其并没有使兔主动脉环收缩，相反却使其舒张。弗奇戈特没有放过这种反常的现象，他用Ach对内表皮完整的血管进行刺激，结果发现，血管舒张。从而弗奇戈特推测Ach实际上是作用于血管内表皮细胞使其产生新的信使分子(弗奇戈特称之为EDRF)从而使血管平滑肌舒张进而导致血管舒张。 相同条件下 ↗ 扩张 Ach→【血管】→ 没明显作用 ？ ↘ 收缩 研究 Ach→血管内表皮完整→血管扩张 推测 Ach→血管内皮细胞→新信使分子→血管平滑肌舒张→血管舒张 （EDRF） 弗奇戈特研究过程 在弗奇戈特的基础上，伊格纳罗分别从不同的侧面证明了EDRF就是NO分子。首先，一系列研究结果提示EDRF和NO的生物学性质相似。EDRF能够激活鸟苷酸环化酶（GC），引起血管平滑肌中环磷酸鸟苷（cGMP）水平的升高，产生内皮依赖性血管舒张效应。该过程可以被亚甲基蓝（MB），氧基血红蛋白和氧基肌红蛋白抑制，这些特点与NO引起血管舒张的过程相同。其次，利用灌流-生物鉴定法，证明EDRF和NO的化学性质十分相似，如EDRF性质不稳定，半衰期约是3-5秒，可以被超氧阴离子灭活，超氧化物歧化酶能使EDRF的半衰期延长到30秒。最后证明，EDRF 和NO 激活GC 的过程都具有亚铁血红素依赖性。 和血红蛋白（Hb）相互作用前，Hb的最大吸收峰在433nm， EDRF和血红蛋白（Hb）相互作用后， Hb的最大吸收峰移动到406nm。NO和Hb反应时也同样具有上述变化。以上结果从不同侧面证明，EDRF就是NO 。1986年夏季，在美国明尼苏达州的Rochester举行研讨会，Ignario和Furchgott独立报告了他们各自的结果，都证明EDRF的化学结构就是NO。 然而，NO在体内具体的作用机制是怎样的，那就由慕拉德来解答了。早在20世纪60年代慕拉德就读于Western Reserve大学时， 就对信号转导与第二信使感兴趣 。他曾与1971年诺贝尔生理及医学奖获奖者Eeal Sutherland合作研究过cAMP 。70年代早期， 慕拉德在弗吉尼亚大学建立起自己的实验室独立研究cGMP的功能 。穆拉德其在研究cGMP过程中，设法从cGMP产物中分离出了一种与之类似的蛋白质——可溶性鸟苷酸环化酶 （sGC）。发现 ：1、细胞膜中的GC与悬浮在细胞内部的GC不同。2、为检测这种分离出来的GC，加入一些化学物质，除去某些可能影响cGMP产物的杂蛋白，发现有些物质能???化GC，使GC生产出更多cGMP。3、把这些物质加入到气管、肠等不同组织，发现不但能活化GC，还使这些组织的平滑肌松弛。1977年Murad发现硝酸甘油是经由释放NO而使得血管平滑肌放松的。从而进一步确立了，NO是一种对血流具有调节作用的信使分子。 NO作为信号分子的具体机制的大致过程是，乙酰胆碱从血管壁的神经末梢释放出来，然后扩散穿过平滑肌细胞，通过基底膜到达排列在血管上的内皮细胞的乙酰胆碱受体上，即作用于血管内表皮细胞G蛋白偶联受体并激活磷脂酶C通过第二信使IP3导致细胞质Ca2+水平升高，当Ca2+结合钙调蛋白后刺激NO合酶，催化精氨酸，氧化成瓜氨酸并释放NO。NO通过扩散进入邻近平滑肌细胞，激活具有鸟苷酸环化酶活性的NO受体，刺激产生第二信使cGMP,而cGMP的作用是通过cGMP