Сензори в клетъчната мембрана
Тазгодишната Нобелова награда за химия беше присъдена за откриването на рецептори на повърхността на клетките. Носителите на наградата са двамата американци Брайън Кобилка и Робърт Лефковиц. Оценки от експерти от ETH Zurich.
Как възприемаме миризмите и ароматите? На какво се основава способността ни да виждаме? Как общуват милиардите клетки в нашето тяло? И как се случва да реагираме на хормони, че например сърцето ни започва да се ускорява, когато се страхуваме и в резултат на това се отделя хормонът адреналин? Всичко това е свързано с рецепторите на клетъчната повърхност. Двама американски учени, които са допринесли значително за откриването и описанието на тези биологични сензори, ще бъдат отличени с Нобелова награда за химия тази година: Брайън Кобилка от Станфордския университет и Робърт Лефковиц от университета Дюк.
Робърт Лефковиц откри първия такъв рецептор в края на 60-те години: такъв, с който телесните клетки могат да „възприемат“ хормона адреналин. Този рецептор е протеин, който обхваща клетъчната мембрана. Ако молекула адреналин се натрупва върху рецептора извън клетката, неговата форма се променя, което в крайна сметка влияе върху подреждането и кохезията на няколко други протеина вътре в клетката. Именно такива промени сигнализират на телесната клетка, че адреналинът присъства в нейната среда.
Изключително голямо семейство рецептори
Както беше показано през следващите десетилетия, рецепторът за адреналин не е единственият, който работи на този принцип. По-скоро голям брой клетъчни рецептори в нашето тяло имат еднаква структура - около 800 на брой. Учените ги наричат рецептори, свързани с G-протеин (GPCR). Рецепторите за миризми и аромати в носа и небцето, както и за важни пратеници в мозъка са такива GPCR. Нашите умове и нашето възприятие за света също са повлияни от такива рецептори. Така работят и зрителните рецептори в ретината на очите ни.
„GPCR са абсолютно важни както за жизнените процеси в нашия организъм, така и за медицината“, казва Ханс Улрих Цейлхофер, професор по фармакология и токсикология в ETH и университета в Цюрих. В зависимост от оценката, една трета до половината от използваните днес лекарства действат върху тези рецептори. Морфинът например стимулира инхибиторните рецептори, докато бета-блокерите блокират рецепторите и по този начин потискат активирането на клетките.
Очаква се в специализираните среди
Zeilhofer изследва предаването на нервни сигнали в синапсите, точките на връзка между нервните клетки. „Тези процеси също се регулират от такива рецептори“, казва той. Нобеловата награда, присъдена на двамата американци, не го изненада. «Експертите отдавна очакват, че ще бъде присъдена Нобелова награда за откриването на GCPR. По-скоро бях изненадан, че е присъден по химия, а не по медицина или физиология. "
Не само Zeilhofer, но и Ursula Quitterer, професор по молекулярна фармакология в ETH и Университета в Цюрих, е доволен, че Lefkowitz и Kobilka са отличени с Нобелова награда. „Работата на двамата учени също е съществена основа за нашата работна група“, казва тя. Работата е важна за дешифриране на механизмите на сърдечно-съдовите заболявания и за разработване на нови лекарства срещу нея.
ETH професор, участващ в изясняване на структурата
Робърт Лефковиц „Трудът е световен лидер в тази област от откриването на първия адреналинов рецептор, казва Quitterer. Лефковиц инициира и стимулира централното развитие в продължение на почти 40 години. Той направи областта на GPCR една от най-успешните предметни области във фармакологията. „Ако погледнете тази изследователска област днес, ще видите много професори, които в даден момент са били в лабораторията на Лефковиц“, казва Гебхард Шертлер, професор по структурна биология в ETH Цюрих и Института на Пол Шерер (PSI). Много от учените, които той обучава по-късно, основават свои работни групи.
Браян Кобилка, вторият от тазгодишните носители на Нобелова награда за химия, е един от тях. През 80-те години той се присъединява към Lefkowitz Group. Двамата изследователи бяха първите, които разгадаха генната последователност на адреналиновия рецептор. И заедно с Гебхард Шертлер - който по това време още не е бил на ETH и PSI - Kobilka успява да изясни структурата на фармакологично важен GPCR за първи път. «Kobilka е фантастичен учен с постоянство и ясна стратегия. Той също така е добър ментор и мотиватор за своите служители, »казва Шертлер, който е приятел с Kobilka. "Много съм щастлив от заслужената му чест."
Шертлер смята, че Нобеловата награда трябва да даде допълнителен тласък на научните изследвания. Потенциалът за други лекарства, които действат върху GPCR, е огромен. Структурният биолог работи с няколко швейцарски фармацевтични компании в тази област. Психичните заболявания, Паркинсон, възрастовият диабет и затлъстяването са само няколко примера за възможни бъдещи области на приложение на лекарства, базирани на GPCR.