Нобель-2012, химия. Сети межклеточных коммуникаций

Лауреатами Нобелевской премии по химии за 2012 год стали американцы Роберт Лефковитц и Брайан Кобилка, исследовавшие обширное семейство рецепторных белков, которые обеспечивают связь и взаимодействие между клетками организма.

Действительно, наше бренное тело – система, по сложности не знающая равных. Все его клетки живут душа в душу, работая четко и строго согласованно с другими, всегда по команде и по обстоятельствам. Вот в ответ на команду «центра» в кровь выбрасывается адреналин – и на этот сигнал мигом отвечают самые разные системы. Подскакивает давление крови, сердце ускоряется, расширяются зрачки, расслабляются мышцы легких, и так далее.

Как же клетки получают такие сигналы? Чуть ли не 150 лет назад стало ясно, что без нервной системы: блокирование нервов никак не сказывается на восприятии адреналина. Есть и другая возможность – с помощью белков-рецепторов. Сидя на мембране клетки, они моментально ловят различные химические сигналы и, меняя свою конфигурацию, запускают соответствующий ответ.

В принципе, это было предположено достаточно давно. Однако десятилетиями никто толком не знал, что именно представляют собой эти рецепторы, из чего состоят и как работают. Было ясно одно: для колоссальной сети взаимодействий, связывающих миллиарды клеток организма, эти белки должны быть весьма изощренным и многочисленным ансамблем.

Роберт Лефковитц обратился к этой теме еще в конце 1960-х. Он использовал радиоактивные атомы в качестве меток для молекул разных гормонов. С их помощью он смог идентифицировать несколько долгожданных рецепторных белков, в том числе и β-адренорецепторы, которые у некоторых клеток обеспечивают реакцию на адреналин. Адренорецепторы авторам удалось выделить в чистом виде и провести первые исследования механизма их работы.

Следующий значительный шаг был сделан уже в 1980-х, когда к команде Лефковитца присоединился Брайан Кобилка, который должен был порыться в человеческих хромосомах и найти единственный ген, кодирующий синтез β-адренорецептора. Рассмотрев этот ген детально, ученые обнаружили, что он удивительно похож на другой известный ген, который отвечает за синтез светочувствительных белков глаза. Стало ясно, что речь идет о целом семействе белков, выполняющих рецепторные функции.

Сегодня они известны под длинным наименованием рецепторов, сопряженных с G-белком, поскольку, воспринимая сигнал извне клетки, они передают его на работающие внутри G-белки – следующее звено в цепи реакций, которая запускается в ответ на специфический сигнал. А еще эти белки называют семиспиральными (серпентинами), из-за общей для всех них детали структуры, семи спиралей, которые, как нитки ткань, несколько раз пронизывают клеточную мембрану в обоих направлениях.

У бактерий таких рецепторов не обнаруживается, они известны только у высших организмов-эукариот. Зато у нас они участвуют в огромном числе физиологических процессов, регулируя работу нервной и иммунной систем, восприятие света и обоняние. Они обеспечивают реакцию на такие важные гормоны, как допамин, ГАМК, адреналин, гистамин, серотонин. Вообще, больше 40% всех лекарств, продающихся в аптеке (за вычетом гомеопатии), так или иначе воздействуют на белки-серпентины. И появление многих из них стало прямым следствием работы новоиспеченных Нобелевских лауреатов.