Датчики в клітинній мембрані
Цьогорічна Нобелівська премія з хімії була присуджена за відкриття рецепторів на поверхні клітин. Призерами є двоє американців Брайан Кобілка та Роберт Лефковіц. Оцінки експертів ETH Zurich.
Як ми сприймаємо запахи та аромати? На чому базується наша здатність бачити? Як мільярди клітин нашого організму спілкуються? І як трапляється, що ми реагуємо на гормони, що, наприклад, наше серце починає битися, коли ми боїмося, і в результаті виділяється гормон адреналін? Все це пов’язано з рецепторами клітинної поверхні. Цього року двоє американських учених, які зробили значний внесок у відкриття та опис цих біологічних сенсорів, будуть нагороджені Нобелівською премією з хімії: Брайан Кобілка зі Стенфордського університету та Роберт Лефковіц з Університету Дюка.
Роберт Лефковіц відкрив перший такий рецептор наприкінці 1960-х: той, за допомогою якого клітини організму можуть "сприймати" гормон адреналін. Цей рецептор є білком, який охоплює клітинну мембрану. Якщо молекула адреналіну накопичується на рецепторі поза клітиною, його форма змінюється, що в кінцевому рахунку впливає на розташування та зв’язок кількох інших білків усередині клітини. Саме такі зміни сигналізують клітині організму про те, що адреналін присутній в його середовищі.
Надзвичайно велике сімейство рецепторів
Як було показано в наступні десятиліття, рецептор адреналіну не єдиний, хто працює за цим принципом. Навпаки, велика кількість клітинних рецепторів у нашому організмі має однакову структуру - близько 800 у кількості. Вчені називають їх G-білковими рецепторами (GPCR). Такими GPCR є рецептори запахів та ароматів у носі та небі, а також важливі речовини, що передають мозок. На наш розум і наше сприйняття світу також впливають такі рецептори. Так само працюють зорові рецептори на сітківці ока.
"GPCR є надзвичайно важливими як для життєвих процесів у нашому організмі, так і для медицини", - говорить Ханнс Ульріх Цейлхофер, професор фармакології та токсикології в ETH та Цюріхському університеті. Залежно від оцінок, на ці рецептори діє третина половини вживаних сьогодні ліків. Наприклад, морфін стимулює інгібуючі рецептори, тоді як бета-блокатори блокують рецептори і, таким чином, пригнічують активацію клітин.
Очікується в колах спеціалістів
Цайльхофер досліджує передачу нервових сигналів у синапсах, місцях з'єднання між нервовими клітинами. "Ці процеси також регулюються такими рецепторами", - говорить він. Нобелівська премія, присуджена двом американцям, не здивувала його. «Експерти давно очікували, що за відкриття ВДПЗ буде вручена Нобелівська премія. Я був здивований тим, що його було присуджено з хімії, а не з медицини чи фізіології ".
Не тільки Цайльхофер, але й Урсула Квітертер, професор молекулярної фармакології ETH та Цюріхського університету, задоволена тим, що Лефковіц та Кобілка були удостоєні Нобелівської премії. "Робота двох вчених також є важливою основою для нашої робочої групи", - каже вона. Робота важлива для розшифрування механізмів серцево-судинних захворювань та розробки нових препаратів проти них.
Професор ETH, який бере участь у з'ясуванні структури
Роберт Лефковіц "Кейттерір каже, що" Лейборг є світовим лідером у цій галузі з часу відкриття першого рецептора адреналіну ". Лефковіц ініціював і стимулював центральні події протягом майже 40 років. Він зробив область GPCR однією з найбільш успішних предметних областей у фармакології. "Якщо сьогодні поглянути на цю область досліджень, ви побачите багато професорів, які колись були в лабораторії Лефковіца", - говорить Гебхард Шертлер, професор структурної біології в ETH в Цюріху та Інститут Поля Шеррера (PSI). Багато вчених, яких він готував, згодом заснували власні робочі групи.
Брайан Кобілка, другий з двох цьогорічних лауреатів Нобелівської премії з хімії, є одним із них. Він приєднався до групи Лефковіца у 1980-х. Двоє дослідників першими розшифрували послідовність генів рецептора адреналіну. І разом із Гебхардом Шертлером - який на той час ще не був на ETH та PSI - Кобілці вдалося у 2007 році вперше з'ясувати структуру фармакологічно важливого GPCR. «Кобілка - фантастичний вчений із наполегливістю та чіткою стратегією. Він також є хорошим наставником і мотиватором для своїх співробітників », - говорить Шертлер, який дружить з Кобілкою. "Я дуже радий його заслуженої честі".
Шертлер вважає, що Нобелівська премія повинна дати подальший поштовх галузі досліджень. Потенціал для інших препаратів, які діють на GPCR, величезний. Структурний біолог співпрацює з кількома швейцарськими фармацевтичними компаніями в цій галузі. Психічні захворювання, хвороба Паркінсона, віковий діабет та ожиріння - лише кілька прикладів можливих областей застосування препаратів на основі GPCR в майбутньому.