Senzory v bunkovej membráne
Tohtoročná Nobelova cena za chémiu bola udelená za objav receptorov na povrchu buniek. Laureátmi ceny sú dvaja Američania Brian Kobilka a Robert Lefkowitz. Hodnotenia odborníkov ETH Zürich.
Ako vnímame vône a arómy? Na čom je založená naša schopnosť vidieť? Ako komunikujú miliardy buniek v našom tele? A ako sa stane, že reagujeme na hormóny, že napríklad naše srdce začne biť, keď máme strach a vďaka tomu sa uvoľní hormón adrenalín? To všetko súvisí s receptormi bunkového povrchu. Dvaja americkí vedci, ktorí významne prispeli k objavu a popisu týchto biologických senzorov, budú tento rok ocenení Nobelovou cenou za chémiu: Brian Kobilka zo Stanfordskej univerzity a Robert Lefkowitz z Duke University.
Robert Lefkowitz objavil prvý takýto receptor na konci 60. rokov: ten, pomocou ktorého môžu bunky tela „vnímať“ hormón adrenalín. Tento receptor je proteín, ktorý preklenuje bunkovú membránu. Ak sa molekula adrenalínu hromadí na receptore mimo bunky, mení sa jej tvar, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje usporiadanie a súdržnosť niekoľkých ďalších proteínov vo vnútri bunky. Práve také zmeny signalizujú bunke tela, že sa v jej prostredí nachádza adrenalín.
Výnimočne veľká rodina receptorov
Ako sa ukázalo v nasledujúcich desaťročiach, receptor pre adrenalín nie je jediný, ktorý funguje na tomto princípe. Veľké množstvo bunkových receptorov v tele má skôr rovnakú štruktúru - ich počet je okolo 800. Vedci ich nazývajú receptory spojené s G-proteínom (GPCR). Receptory pre vône a arómy v nose a podnebí, ako aj pre dôležité látky prenášajúce signál v mozgu, sú také GPCR. Naše receptory ovplyvňujú aj našu myseľ a naše vnímanie sveta. Takto fungujú aj vizuálne receptory v sietnici našich očí.
„GPCR sú absolútne zásadné pre životné procesy v našom organizme aj pre medicínu,“ hovorí Hanns Ulrich Zeilhofer, profesor farmakológie a toxikológie na ETH a na univerzite v Zürichu. Podľa týchto odhadov tretina až polovica dnes používaných liekov pôsobí na tieto receptory. Napríklad morfín stimuluje inhibičné receptory, zatiaľ čo betablokátory blokujú receptory, a tým potláčajú aktiváciu buniek.
Očakávané v odborných kruhoch
Zeilhofer skúma prenos nervových signálov na synapsách, spojovacích bodoch medzi nervovými bunkami. "Tieto procesy sú tiež regulované týmito receptormi," hovorí. Nobelova cena udelená dvom Američanom ho neprekvapila. „Odborníci už dlho očakávali, že za objav GCPR bude udelená Nobelova cena. Skôr ma prekvapilo, že sa to udeľovalo za chémiu, nie za medicínu alebo fyziológiu. ““
Nielen Zeilhofer, ale aj Ursula Quitterer, profesorka molekulárnej farmakológie na ETH a na univerzite v Zürichu, teší, že Lefkowitz a Kobilka boli poctení Nobelovou cenou. „Práca týchto dvoch vedcov je tiež nevyhnutným základom pre našu pracovnú skupinu,“ hovorí. Je dôležité dešifrovať mechanizmy kardiovaskulárnych chorôb a vyvinúť nové lieky proti nim.
Profesor ETH zapojený do objasňovania štruktúr
Robert Lefkowitz ‘Labor je svetovým lídrom v tejto oblasti od objavenia prvého adrenalínového receptora, tvrdí Quitterer. Lefkowitz inicioval a stimuloval ústredný vývoj takmer 40 rokov. Z oblasti GPCR urobil jednu z najúspešnejších oblastí farmakológie. „Ak sa dnes pozriete na túto oblasť výskumu, uvidíte veľa profesorov, ktorí v určitom okamihu boli v Lefkowitzovom„ laboratóriu, “hovorí Gebhard Schertler, profesor štrukturálnej biológie na ETH v Zürichu a Paul Scherrer Institute (PSI). Mnoho vedcov, ktorých vycvičil, neskôr založilo svoje vlastné pracovné skupiny.
Jedným z nich je Brian Kobilka, druhý z dvoch tohtoročných nositeľov Nobelovej ceny za chémiu. Do skupiny Lefkowitz nastúpil v 80. rokoch. Dvaja vedci ako prví dešifrovali génovú sekvenciu adrenalínového receptora. A spolu s Gebhardom Schertlerom, ktorý v tom čase ešte nebol na ETH a PSI, sa Kobilke v roku 2007 po prvýkrát podarilo objasniť štruktúru farmakologicky dôležitého GPCR. «Kobilka je fantastický vedec s vytrvalosťou a jasnou stratégiou. Je tiež dobrým mentorom a motivátorom pre svojich zamestnancov, »hovorí Schertler, ktorý je priateľom spoločnosti Kobilka. „Som veľmi rád z jeho zaslúženej cti.“
Schertler odhaduje, že Nobelova cena by mala oblasť výskumu ešte viac podporiť. Potenciál ďalších liekov pôsobiacich na GPCR je obrovský. Štrukturálny biológ v tejto oblasti spolupracuje s niekoľkými švajčiarskymi farmaceutickými spoločnosťami. Duševné choroby, Parkinsonova choroba, veková cukrovka a obezita sú len niekoľkými príkladmi možných oblastí budúceho použitia liekov na báze GPCR.