Érzékelők a sejtmembránban
Az idei kémiai Nobel-díjat a sejtek felszínén található receptorok felfedezéséért ítélték oda. A díjazottak a két amerikai Brian Kobilka és Robert Lefkowitz. Az ETH Zürich szakértőinek értékelése.
Hogyan érzékeljük az illatokat és aromákat? Mi alapján látunk? Hogyan kommunikál testünk milliárdnyi sejtje? És hogyan fordulhat elő, hogy reagálunk a hormonokra, hogy például a szívünk elkezd versenyezni, ha félünk, és ennek eredményeként felszabadul az adrenalin hormon? Mindez a sejtfelszíni receptorokhoz kapcsolódik. Két amerikai tudós, akik jelentős mértékben hozzájárultak e biológiai szenzorok felfedezéséhez és leírásához, idén kémiai Nobel-díjat kapnak: Brian Kobilka a Stanford Egyetemről és Robert Lefkowitz a Duke Egyetemről.
Robert Lefkowitz az 1960-as évek végén fedezte fel az első ilyen receptort: olyat, amellyel a testsejtek "érzékelik" az adrenalin hormont. Ez a receptor a sejtmembránon átívelő fehérje. Ha egy adrenalin molekula felhalmozódik a sejten kívüli receptoron, akkor az alakja megváltozik, ami végső soron befolyásolja a sejten belüli más fehérjék elrendeződését és kohézióját. Ilyen változások jelzik a testsejtet, hogy adrenalin van jelen a környezetében.
Kivételesen nagy receptorcsalád
Amint az a következő évtizedekben bebizonyosodott, nem csak az adrenalin receptora működik ezen az elven. Inkább testünk nagyszámú sejtreceptorának szerkezete azonos - számuk körülbelül 800 körül van. A tudósok G-fehérjéhez kapcsolt receptoroknak (GPCR) hívják őket. Az orr és a szájpadlás illatainak és aromáinak, valamint az agy fontos hírvivő anyagainak receptorai ilyen GPCR-ek. Az elméinket és a világról alkotott felfogásunkat is befolyásolják az ilyen receptorok. Így működnek a szemünk retinájában lévő vizuális receptorok is.
"A GPCR-ek abszolút döntő fontosságúak mind a szervezetünkben zajló életfolyamatok, mind az orvostudomány szempontjából" - mondja Hanns Ulrich Zeilhofer, az ETH és a Zürichi Egyetem farmakológiai és toxikológiai professzora. A becsléstől függően a ma használt gyógyszerek harmada és fele hat ezekre a receptorokra. A morfin például stimulálja a gátló receptorokat, míg a béta-blokkolók blokkolják a receptorokat, és így elnyomják a sejtek aktiválódását.
Szakkörökben várható
Zeilhofer az idegjelek továbbítását vizsgálja a szinapszisokban, az idegsejtek közötti kapcsolódási pontokban. "Ezeket a folyamatokat az ilyen receptorok is szabályozzák" - mondja. A két amerikainak odaítélt Nobel-díj nem lepte meg. „A szakértők régóta számítottak arra, hogy Nobel-díjat osztanak ki a GCPR felfedezéséért. Inkább meglepődtem, hogy a kémia adományozta, nem pedig az orvostudomány vagy a fiziológia. "
Nemcsak Zeilhofer, hanem Ursula Quitterer, az ETH és a Zürichi Egyetem molekuláris farmakológiai professzora is örül annak, hogy Lefkowitzot és Kobilkát Nobel-díjjal tüntették ki. "A két tudós munkája elengedhetetlen alapja a munkacsoportunknak is" - mondja. A munka fontos a szív- és érrendszeri megbetegedések mechanizmusainak megfejtésére és új gyógyszerek kifejlesztésére.
Az ETH professzora részt vesz a szerkezet felderítésében
Robert Lefkowitz ’Labor a világ első vezetője az első adrenalinreceptor felfedezése óta - mondja Quitterer. Lefkowitz csaknem 40 éven át kezdeményezte és ösztönözte a központi fejlesztéseket. A GPCR területét a farmakológia egyik legsikeresebb tantárgyává tette. "Ha ma ezt a kutatási területet nézzük, akkor sok olyan professzort látunk, akik valamikor Lefkowitz" laboratóriumában voltak "- mondja Gebhard Schertler, az ETH Zürich és a Paul Scherrer Intézet (PSI) szerkezeti biológia professzora. Az általa képzett tudósok közül sokan később saját munkacsoportokat alapítottak.
Közéjük tartozik Brian Kobilka, az idei két kémiai Nobel-díjas második helyezettje. Az 1980-as években csatlakozott a Lefkowitz-csoporthoz. A két kutató elsőként fejtette meg egy adrenalin receptor génszekvenciáját. És Gebhard Schertlerrel - aki akkor még nem volt az ETH-n és a PSI-n - Kobilkának 2007-ben sikerült először kiderítenie egy farmakológiailag fontos GPCR szerkezetét. «Kobilka fantasztikus tudós, kitartással és világos stratégiával rendelkezik. Alkalmazottai számára is jó mentor és motivátor. ”- mondja Schertler, aki barátja a Kobilkának. - Nagyon örülök a megérdemelt becsületének.
Schertler becslései szerint a Nobel-díj további lendületet ad a kutatási területnek. A GPCR-re ható egyéb gyógyszerek lehetősége óriási. A struktúrbiológus ezen a területen több svájci gyógyszeripari céggel dolgozik együtt. A mentális betegségek, a Parkinson-kór, az életkori cukorbetegség és az elhízás csak néhány példa a GPCR-alapú gyógyszerek lehetséges jövőbeni alkalmazási területeire.