Nobel z Chemii za receptory białkowe

Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii została przyznana Amerykanom - Roberowit J. Lefkowitz i Brianowi K. Kobilka - za badania nad receptorami sprzężonymi z białkiem G. 

Każda komórka ma na powierzchni receptory, umożliwiające wyczuwanie, co dzieje się w ich środowisku. To pozwala organizmowi adaptować się w nowych sytuacjach, gdy wydzielana jest np. adrenalina. Od dawna było wiadomo, że adrenalina nie wnika do komórek, ale zwiększenie jej stężenia wokół komórek powoduje reakcję w ich wnętrzu. Uważano, że w tym procesie musi pośredniczyć jakiś receptor. Dzięki badaniom Roberta J. Lefkowitza i Briana K. Kobilki wiadomo, jak wygląda ten receptor na poziomie molekularnym. Wiemy również, że jest to tylko jeden z przedstawicieli dużej rodziny receptorów, nazywanych GPCR. 50 proc. dzisiejszych leków wpływa na receptory GPCR, więc wiedza o tym, jak są zbudowane te receptory i jak dokładnie funkcjonują, umożliwia tworzenie skuteczniejszych leków.

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 opracować pierwszą teorię jego działania.

W latach 80-tych do zespołu dołączył Kobilka, który podjął się z sukcesem wyizolowania genu kodującego wytwarzanie receptora beta-adrenergicznego z olbrzymiego ludzkiego genomu. 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.

(pj)