Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii została przyznana Amerykanom. Otrzymali ją Robert J. Lefkowitz i Brian K. Kobilka - za badania nad receptorami sprzężonymi z białkiem G. Dzięki nim, nasz organizm jest w stanie czuć i działać. Ludzkie ciało składa się z miliardów oddzielnych komórek, ale działa jak jedna całość. Aby to było możliwe, komórki muszą współpracować, co nie byłoby możliwe bez wymiany informacji. Oprócz układu nerwowego, zapewniają ją substancje takie jak adrenalina, serotonina, histamina czy dopamina.

Reklama

Każda komórka ma na powierzchni maleńkie receptory, umożliwiające wyczuwanie, co dzieje się w ich środowisku. To pozwala organizmowi adaptować się w nowych sytuacjach.

Każdy z nas może sobie przypomnieć jak się czuł, kiedy ostatnim razem naprawdę się przestraszył. Suchość w ustach, gwałtowne bicie serca, to oznaki, że nasze ciało przygotowuje się do ucieczki lub walki. Adrenalina wypełnia organizm i wpływa na metabolizm, krążenie krwi, oddech, napięcie mięśni i wzrok. To skoordynowana reakcja miliardów pojedynczych komórek, z których składa się nasze ciało - powiedział na konferencji prasowej Komitetu Noblowskiego jego przedstawiciel, chemik prof. Sven Lidin.

Od dawna było wiadomo, że adrenalina nie wnika do komórek, ale zwiększenie jej stężenia wokół komórek powoduje reakcję w ich wnętrzu.

Słusznie uważano, że w tym procesie musi pośredniczyć jakiś receptor, ale natura tej substancji była tajemnicą przez długi czas. Dzięki badaniom Roberta J. Lefkowitza i Briana K. Kobilki, wiemy jak wygląda ten receptor na poziomie molekularnym. Wiemy również, że jest to tylko jeden z przedstawicieli dużej rodziny receptorów, nazywanych GPCR - dodał Lidin.

Komunikacja pomiędzy otoczeniem komórki a jej wnętrzem nie ogranicza się tylko do sytuacji zagrożenia, ale reguluje całe codzienne życie, a równowaga w tym procesie jest kluczowa. 50 proc. dzisiejszych leków wpływa na receptory GPCR, więc wiedza o tym jak są zbudowane te receptory i jak dokładnie funkcjonują wyposaża nas w wiedzę jak tworzyć skuteczniejsze leki, powodujące mniej skutków ubocznych. Przykładem mogą być obecnie stosowane w leczeniu alergii leki antyhistaminowe, leki przeciwwrzodowe blokujące wydzielanie kwasu w żołądku, leki na nadciśnienie i na choroby serca.

Aby wyśledzić komórkowe receptory, Lefkowitz zaczął stosować w roku 1968 izotopy radioaktywne. Dołączał radioaktywny izotop jodu do różnych hormonów i dzięki promieniowaniu ujawnił obecność szeregu receptorów, w tym receptora beta-adrenergicznego dla adrenaliny. Jego zespołowi udało się wyizolować receptor z błony komórkowej i dowiedzieć się przynajmniej w zarysach, jak działa.

Reklama

Kolejny duży krok udało się zrobić w latach 80. Do zespołu dołączył Kobilka, który podjął wyzwanie wyizolowania genu kodującego wytwarzanie receptora beta-adrenergicznego z olbrzymiego ludzkiego genomu. Udało mu się dopiąć celu. Gdy naukowcy przeanalizowali gen, okazało się, że receptor przypomina występujący w oku receptor reagujący na światło. Dalsze badania wykazały, że istnieje cała rodzina receptorów o podobnej budowie i działaniu. Wszystkie mają bardzo podobną strukturę molekularną. Łańcuch tworzących je aminokwasów przechodzi przez błonę komórkową siedem razy - w tę i z powrotem.

Obecnie rodzinę tę określa się jako receptory sprzężone z białkiem G. Około tysiąca genów koduje receptory reagujące na zapach (około pięciuset różnych receptorów reaguje na rozmaite zapachy), światło, smak, adrenalinę, histaminę, dopaminę i serotoninę. W przypadku około stu receptorów nie wiemy jeszcze, na co reagują.

Badania Lefkowitza i Kobilki mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia działania receptorów sprzężonych z białkiem G. W roku 2011 zespół Kobilki dokonał kolejnego przełomu; udało się uzyskać obraz receptora beta-adrenergicznego dokładnie w momencie, gdy jest aktywowany przez hormon i wysyła sygnał do komórki. Uzyskanie tego obrazu było zwieńczeniem trwających dziesięciolecia badań