Нобелевский комитет проявил вкус к химии клеточных сигналов

10 октября 2012 года

Результаты работ американских ученых Роберта Лефковица и Брайана Кобилки, позволившие понять, как работают молекулы белков, отвечающие за восприятие света, чувство вкуса и обоняние, отмечены Нобелевской премией 2012 года по химии. Важность этих работ трудно переоценить как с точки зрения фундаментального вклада в науку, так и для практической медицины.

Лефковиц и Кобилка изучали работу рецепторов, сопряженных с G-белком (G-protein-coupled receptors, GPCRs) - молекул, участвующих в передаче биохимических сигналов внутрь живых клеток.

Объявление имен новых обладателей премии состоялось в среду в Стокгольме. Представление лауреатов по традиции прошло на нескольких языках, в том числе на русском.

Лефковиц родился в 1943 году в Нью-Йорке, сейчас работает в Медицинском центре университета Дьюка в городе Дарем, штат Северная Каролина. Его коллега Кобилка родился в 1955 году в городе Литтл-Фоллс в штате Миннесота и работает в Школе медицины при Стэнфордском университете.

КАК РАБОТАЮТ "НОБЕЛЕВСКИЕ" РЕЦЕПТОРЫ

Лефковиц и Кобилка решили чрезвычайно трудную задачу по изучению молекул белков особого класса, считает научный сотрудник лаборатории моделирования биомолекулярных систем Института биоорганической химии имени Шемякина и Овчинникова РАН Антон Чугунов.

"Эти рецепторы находятся в мембране клетки и служат для восприятия сигналов, причем сигналы очень разнообразны - это и вкус, и запах, и свет", - сказал Чугунов.

GPCR-рецепторы имеют еще одно название - серпентины, что отражает их структуру.

"Если представить себе извивающуюся змею, делающую семь поворотов, то получится структура такого рецептора, сидящего в мембране", - пояснил ученый.

Чугунов добавил, что серпентины далее передают поступивший к ним сигнал с участием своего внутриклеточного "партнера" - G-белка (именно из-за взаимодействия с G-белками это семейство рецепторов получило свое название).

Молекулы, которые изучали новоиспеченные нобелиаты, являются мишенью до половины существующих на сегодняшний день лекарств, пояснил сам Лефковиц по телефону журналистам, собравшимся на традиционную пресс-конференцию в Стокгольме.

"Эти рецепторы являются входной дверью в клетку, ключом к коммуникации с клеткой", - отметил Лефковиц.

НАУЧНЫЙ ПРОРЫВ

Изучение GPCR-рецепторов представляло собой очень трудную задачу, которую удалось решить Лефковицу и Кобилке, отметил Чугунов.

Заслуга Лефковица заключается в том, что он первым нашел ген бета-адренорецептора и нескольких других родственных белков, а также принцип их работы, основанный на взаимодействии с G-белками, сказал собеседник агентства.

На сегодняшний день у человека известно несколько сотен генов, кодирующих GPCR-рецепторы, реагирующих на свет, вкус, запах и множество различных гормонов. Все эти молекулы устроены примерно одинаково и работают по одним и тем же механизмам.

"Кобилка всю жизнь занимался бета-адренергическими рецепторами, которые имеют непосредственное отношение к работе сердечно-сосудистой системы, расширению и сужению кровеносных сосудов и бронхов", - сказал ученый.

Блокаторы этих рецепторов (бета-блокаторы) давно используются в медицине, и их открытие во многом связано с результатами работ Кобилки, отметил собеседник агентства.

Чугунов пояснил, что в 2007 году Кобилка получил пространственную структуру бета-2-рецептора, и тогда, наконец, стало известно, как этот белок устроен. Важность этого результата отметил журнал Science, назвав его одним из главных научных прорывов того года.

До этого многочисленные попытки точно изучить структуру бета-2-адренергических рецепторов терпели неудачу из-за их низкой концентрации в клетке и сложности их изучения экспериментальными методами.

Что касается практического применения результатов работ Нобелевских лауреатов, то "здесь ответ очень простой - это сто процентов лекарства, самые разные", отметил Чугунов.

КОМУ ПРОЧИЛИ НАГРАДУ

Несмотря на то, что эксперты называют присуждение премии Лефковицу и Кобилке абсолютно заслуженным, эти ученые не были фаворитами нынешнего дня у многих прогнозистов.

Так, в шведской газете "Дагенс нюхетер" одним из вероятных претендентов на премию по химии в этом году считали американцев Уильяма Морнера, разработавшего спектрометр, который способен регистрировать отдельные молекулы в живых клетках. А также Алана Барда, создавшего электрохимический сканирующий микроскоп, с помощью которого можно целенаправленно выбирать катализаторы для тех или иных химических реакций.

Одним из фаворитов шведского ТВ был работающий в США химик из Иордании Омар Ягхи. Его называют одним из разработчиков нового типа материала, который подходит для хранения газообразных топлив.

Упоминали шведские журналисты также германского биолога Франц-Ульриха Хартля и его коллегу из США Артура Горвича - им также прочили премию по медицине. Эти ученые изучали, каким образом в живых клетках молекулы белков укладываются в строго определенную трехмерную структуру, необходимую для их работы.

По прогнозу компании "Томсон Рейтер" (Thomson Reuters), оператора одного из самых известных индексов цитируемости Web of Science, обладателем награды по химии мог стать профессор из США Луи Брас за работы в области коллоидных полупроводниковых нанокристаллов, называемых "квантовыми точками". Называли в "Томсон Рейтер" и японского профессора Акиру Фуджишиму, открывшего разложение воды на полупроводниковых катализаторах под действием света.

Объявление лауреатов награды по химии "закрыло" череду присуждения Нобелевских премий в области естественных наук. В четверг в Стокгольме станет известно имя писателя или поэта, удостоенного Нобелевской премии по литературе за 2012 год.