В те годы, когда ученые хотели разложить белковую молекулу на отдельные ее части, белок кипятили в течение 8—10 часов с избытком крепкой соляной кислоты. Так поступал и Фишер, так поступали и другие ученые.
Они брали концентрированную кислоту, потому что слабые кислоты или щелочи очень медленно расщепляли белки.
В 1914 году Н. Д. Зелинский совместно с В. С. Садиковым доказав что быстро разлагать белки возможно, пользуясь не крепкими, а слабыми растворами кислот. Ученые нагревали белок с небольшим количеством 2-процентной серной кислоты в автоклаве. Постепенно повышая температуру, удалось ускорить распад белков. При 180 градусах произошло полное расщепление белка. Получилась смесь разных органических веществ.
Ученые обнаружили в смеси присутствие каких-то новых «осколков» белковых молекул. Эти осколки были подобны пептидам по химическому составу, они тоже содержали в себе азот, но биуретовая реакция не вызывала характерного окрашивания. Под действием слабого раствора щелочи и нескольких капель медного купороса неизвестные вещества не синели, как васильки, и не делались фиолетовыми, как баклажаны: отсутствие биуретовой окраски доказывало, что в данном случае перед учеными находится соединение, не похожее на пептиды.
Более тщательные исследования Зелинского показали, что таинственные «осколки» — не что иное, как две аминокислоты, лишенные частичек воды и соединившиеся друг с другом сразу обоими «концами» так, что получилось замкнутое кольцо.
Эти соединения получили название дикетопиперазинов. Некоторые ученые еще раньше находили в продуктах расщепления белка подобные «колечки». Однако на них никто не обращал внимания.
Н. Д. Зелинский со своими сотрудниками В. С. Садиковым и Н. И. Гавриловым на основании многочисленных опытов доказал, что дикетопиперазины существуют в молекуле белка.
В 1923 году Н. Д. Зелинский и В. С. Садиков создали новую теорию строения белка, получившую название дикетопиперазиновой. В настоящее время эта теория признана большинством советских и зарубежных ученых, хотя вначале она была встречена с большим недоверием.
В 1924 году немецкий ученый Абдергальден даже попытался присвоить важное открытие советских ученых, но это ему не удалось. Мировая научная общественность признала бесспорное первенство советских ученых.
Согласно теории академика Зелинского в молекуле белка имеются и пептиды и кольчатые соединения — дикетопиперазины.
Однако было неясно, как они связываются между собой. Не зная характера их связи, многие ученые до последнего времени даже сомневались в наличии дикетопиперазинов в природном белке.
Ученик академика Н. Д. Зелинского профессор Н. И. Гаврилов задался целью раскрыть тайну связи колец и цепочек в молекуле белка.
Он разработал метод, позволивший установить процентное содержание их в молекулах разных природных белков.
Этот метод основан на электрохимических свойствах дикетопиперазинов.
Несколько миллилитров раствора белка после гидролиза его слабой серной кислотой налили в стеклянную банку. В нее опустили платиновый анод и трубочку со ртутью, которая служила катодом. Электроды через реостат и амперметр соединили с источником тока. Ток пропускали через раствор в течение 30 часов.
Под действием тока все пептиды и аминокислоты разрушились, а дикетопиперазины остались неизменными.
Затем профессор Н. И. Гаврилов видоизменил опыт. Он подобрал такие напряжения и силу тока, чтобы пептиды и аминокислоты оставались неизменными, а дикетопиперазины разрушились.
Для определения числа распавшихся дикетопиперазинов белковый раствор исследовали до и после электролиза.
Благодаря этим опытам удалось выяснить соотношение между цепеобразными и кольцевыми группировками в молекуле белка.
Оказалось, что в гемоглобине крови дикетопиперазинов содержится 20 процентов, в желатине — 27 процентов.
Н. И. Гаврилов высказал предположение, что дикетопиперазиновое кольцо связано с полипептидами или аминокислотами в молекуле белка особой связью, получившей название амидинной.
В ней, в отличие от пептидной, вместо одного атома азота имеются два и вовсе отсутствует кислород. Атомы же углерода и водорода расположены в другом порядке.
Гипотеза Н. И. Гаврилова была вскоре блестяще подтверждена его новыми опытами, которые он провел совместно со своей сотрудницей Л. И. Акимовой.
Он сумел получить в своей лаборатории «осколок» большой белковой молекулы — белковоподобное вещество, в котором кольцо и цепочки соединены между собой амидинной связью-мостиком.
Этим самым он доказал, что амидинные связи-мостики действительно существуют в природе. Затем Н. И. Гаврилов подверг приготовленное им искусственное белковоподобное вещество действию ферментов кишечного сока. Учеными было давно установлено, что каждый фермент — пепсин, трипсин, эрипсин и т. п. — способен разрушать в белковых молекулах определенные виды связи. Оказалось, что фермент кишечного сока разрушил амидинные связи в веществе, которое приготовил Н. И. Гаврилов. Когда закончился опыт, он убедился, что фермент оторвал кольца от цепочек. Отсюда ученый сделал вывод, что такие связи имеются и в природной белковой молекуле.
Это открытие имеет исключительно большое научное значение, так как по-новому освещает эту сложную и запутанную проблему.
Советские ученые выяснили типы сочетаний цепей и колец, длину цепей и характер структуры молекул белка.
Успехи советских ученых в области изучения, белка были по заслугам оценены советским правительством — академику Н. Д. Зелинскому и профессору Н. И. Гаврилову в 1948 году была присуждена Сталинская премия первой степени.
Выдающиеся открытия этих ученых позволили установить структуру мельчайшей единицы белка и тем самым подойти непосредственно к синтезу белка.
Таким образом, благодаря работам советских ученых, поскольку все более ясным становится архитектура белков, станет возможным в ближайшее время и синтез белка. Исполнится замечательное предсказание Энгельса: «Как только будет установлен состав белковых тел, химия сможет приступить к изготовлению живого белка».