Нобелевскую премию по химии вручили за испуг

Лауреатами Нобелевской премии по химии 2012 года стали Роберт Лефковиц (Robert Lefkowitz) и Брайан Кобилка (Brian Kobilka), которые рассказали миру, что представляют собой рецепторы, отвечающие за реакцию организма за испуг

(иллюстрации Nobel Prize).

Нервные импульсы из мозга и высвобождающиеся в кровь гормоны дают телу понять, что что-то стряслось. Клетки мозга, глаз, сердца, лёгких, мышц, печени и ЖКТ получают эту информацию при помощи рецепторов, изученных нынешними нобелевскими лауреатами

(иллюстрация Nobel Prize).

Когда гормон, обонятельная или вкусовая молекула присоединяются к рецептору, находящемуся на поверхности клетки, внутри неё начинается цепь химических реакций

(иллюстрация Nobel Prize).

Здесь показана кристаллическая структура работающего β-адренорецептора (голубой цвет), определённая Кобилкой. Рисунок показывает, как с внешней стороны закрепился гормон (оранжевый), а с внутренней ― G-белок

(иллюстрация Nobel Prize).

β-адренорецептор меняет форму по мере своей активации гормоном (оранжевый, на рисунке справа). Структура раскрывается, обнажая гидрофобные (нерастворимые в воде) атомы, на которые садится G-белок

(иллюстрация Nobel Prize).

Лауреатами Нобелевской премии по химии 2012 года стали американцы Роберт Лефковиц (Robert Lefkowitz) из Стэнфорда и Брайан Кобилка (Brian Kobilka) из университета Дьюка, которые рассказали миру, что представляют собой рецепторы, отвечающие за реакцию организма за испуг. Большинство фармацевтов сегодня создают лекарства на основе достижений этих учёных.

Официальная формулировка Нобелевского комитета: "за исследования рецепторов, сопряжённых с G-белком".

Несмотря на явный медицинский уклон открытия, учёные проделали огромную работу в рамках химии. Методы именно этой науки позволяют исследователям изучать структуру белков и принимающих их рецепторов, расположенных на поверхности клеток организма.

Чтобы понять, в чём состоит достижение учёных, необходимо вспомнить, что тело человека состоит из огромного количества клеток, которые постоянно "общаются" между собой и с окружающим миром.

Каждая клетка обладает рецепторами (своеобразными носом, ртом и ушами), которые чувствуют, что происходит вокруг, позволяют клетке приспосабливаться к изменяющимся условиям.

Лефковиц и Кобилка выяснили, что собой представляют и как работает важное семейство таких рецепторов – так называемых сопряжённых с G-белками. До их открытий биологи не знали, как клетка узнаёт про происходящее вне неё.

Учёные знали только, что гормоны (такие как адреналин) имеют большое влияние на органы и работу тела человека. Так выброс адреналина в кровь, который происходит при испуге человека, повышает кровяное давление, заставляет сердце биться чаще. Однако, что при этом происходит, они не знали, лишь предполагали, что клетки обладают какими-то чувствительными к гормонам частями.

Лефковиц впервые начал изучать активность рецепторов клеток в 1968 году при помощи радиоактивности. Он присоединил изотоп йода к различным гормонам. Присоединяясь к соответствующим рецепторам на поверхности клетки, они выдавали исследователю положение этих структур.

Одним из таких рецепторов был β-адренорецептор, который, как видно из названия, воспринимал адреналин. Роберт и его команда выделили этот рецептор из стенки клетки и получили первичное представление о том, как он работает.

В 80-е годы прошлого века к команде исследователей присоединился Брайан Кобилка. Он смог определить ген в обширном геноме человека, который кодирует β-адренорецептор. Это было следующее значимое достижение лаборатории.

Когда учёные проанализировали работу найденного гена, они обнаружили похожий рецептор в глазах человека, только он реагировал на свет. Позднее они пришли к выводу, что подобных по строению и работе структур в теле человека очень много – целое семейство.

Оказалось, что около тысячи генов кодируют рецепторы, сопряжённые с G-белком. Последние воспринимают свет, вкус, запах, гормоны: адреналин, гистамин, допамин и серотонин.

Около половины современных лекарств воздействуют на эти самые рецепторы. Поэтому недооценить достижение американцев, раскрывших принципы их работы, сложно.

Как сообщает пресс-релиз Нобелевского комитета в 2011 году Кобилка добился нового успеха ― он и его команда получили изображение β-адренорецептор в тот самый момент, когда его активирует гормон, и клетка получает сигнал. Это достижение является результатом десятилетий напряжённой работы.

Нобелевский комитет после объявления лауреатов провёл традиционное телефонное интервью с профессором Лефковицем. Он сообщил собравшимся, что собирался сегодня сходить постричься, но так как теперь его ждёт напряжённый день, то стрижку, видимо, придётся отложить.

Роберт Лефковиц родился в 1943 году в Нью-Йорке. Степень бакалавра и доктора (M.D.) он получил в университете Колумбии (Columbia University). Далее Лефковиц работал в Национальном институте здоровья (NIH), Гарварде, Массачусетсе и, наконец, остановился в университете Дьюка (Duke University), где впоследствии стал профессором биохимии.

Брайан Кобилка родился в 1955 году в городке Литл-Фолс в штате Миннесота, США. В университете родного штата он получил степень бакалавра (University of Minnesota), затем получил степень доктора (M.D.) в Йеле (Yale University). После чего Брайан поработал в Медицинской школе университета Вашингтона (Washington University School of Medicine) и поступил в качестве постдока в группу Лефковица (Lefkowitz Lab). В 1989 году он перешёл в Стэнфорд (Stanford University), где возглавил свою собственную лабораторию (Kobilka Lab).