Senzori din membrana celulară
Premiul Nobel pentru chimie din acest an a fost acordat pentru descoperirea receptorilor de pe suprafața celulelor. Câștigătorii premiului sunt cei doi americani Brian Kobilka și Robert Lefkowitz. Evaluări ale experților de la ETH Zurich.
Cum percepem mirosurile și aromele? Pe ce se bazează abilitatea noastră de a vedea? Cum comunică miliarde de celule din corpul nostru? Și cum se întâmplă să reacționăm la hormoni, că, de exemplu, inima noastră începe să curgă atunci când ne este frică și, ca urmare, hormonul adrenalină este eliberat? Toate acestea au legătură cu receptorii de la suprafața celulelor. Doi oameni de știință americani care au adus contribuții semnificative la descoperirea și descrierea acestor senzori biologici vor primi în acest an Premiul Nobel pentru chimie: Brian Kobilka de la Universitatea Stanford și Robert Lefkowitz de la Universitatea Duke.
Robert Lefkowitz a descoperit primul astfel de receptor la sfârșitul anilor 1960: unul cu care celulele corpului pot „percepe” hormonul adrenalină. Acest receptor este o proteină care se întinde pe membrana celulară. Dacă o moleculă de adrenalină se acumulează pe receptorul din afara celulei, forma sa se schimbă, ceea ce afectează în cele din urmă aranjamentul și coeziunea altor câteva proteine din interiorul celulei. Astfel de schimbări indică o celulă a corpului că adrenalina este prezentă în mediul său.
Familie extrem de numeroasă de receptori
Așa cum s-a arătat în deceniile următoare, receptorul pentru adrenalină nu este singurul care funcționează pe acest principiu. Mai degrabă, un număr mare de receptori celulari din corpul nostru au aceeași structură - în jur de 800. Oamenii de știință îi numesc receptori cuplați cu proteine G (GPCR). Receptorii pentru mirosuri și arome din nas și palat, precum și pentru substanțele mesager importante din creier sunt astfel de GPCR. Mintea și percepția noastră asupra lumii sunt, de asemenea, influențate de astfel de receptori. Așa funcționează și receptorii vizuali din retina ochilor noștri.
„GPCR sunt absolut esențiale atât pentru procesele de viață din organismul nostru, cât și pentru medicină”, spune Hanns Ulrich Zeilhofer, profesor de farmacologie și toxicologie la ETH și la Universitatea din Zurich. În funcție de estimare, o treime până la jumătate din medicamentele utilizate astăzi acționează asupra acestor receptori. Morfina, de exemplu, stimulează receptorii inhibitori, în timp ce beta-blocantele blochează receptorii și astfel suprimă activarea celulelor.
Așteptat în cercurile specializate
Zeilhofer investighează transmiterea semnalelor nervoase la sinapse, punctele de legătură dintre celulele nervoase. „Aceste procese sunt, de asemenea, reglementate de astfel de receptori”, spune el. Premiul Nobel acordat celor doi americani nu l-a surprins. „Experții s-au așteptat de mult să se acorde un premiu Nobel pentru descoperirea GCPR. Am fost mai surprins că a fost acordat în chimie și nu în medicină sau fiziologie ".
Nu numai Zeilhofer, ci și Ursula Quitterer, profesor de farmacologie moleculară la ETH și la Universitatea din Zurich, este mulțumit că Lefkowitz și Kobilka au fost onorate cu un premiu Nobel. „Munca celor doi oameni de știință este, de asemenea, o bază esențială pentru grupul nostru de lucru”, spune ea. Lucrarea este importantă pentru a descifra mecanismele bolilor cardiovasculare și pentru a dezvolta noi medicamente împotriva acesteia.
Profesor ETH implicat în elucidarea structurii
Robert Lefkowitz „Munca a fost un lider mondial în domeniu de la descoperirea primului receptor de adrenalină, spune Quitterer. Lefkowitz a inițiat și a stimulat dezvoltările centrale timp de aproape 40 de ani. El a făcut din domeniul GPCR unul dintre cele mai de succes domenii în farmacologie. „Dacă te uiți astăzi la acest domeniu de cercetare, vezi mulți profesori care au fost la un moment dat la laboratorul„ Lefkowitz ”, spune Gebhard Schertler, profesor de biologie structurală la ETH Zurich și la Institutul Paul Scherrer (PSI). Mulți dintre oamenii de știință pe care i-a format mai târziu și-au fondat propriile grupuri de lucru.
Brian Kobilka, al doilea dintre cei doi câștigători ai Premiului Nobel pentru chimie din acest an, este unul dintre ei. S-a alăturat grupului Lefkowitz în anii 1980. Cei doi cercetători au fost primii care au descifrat secvența genică a unui receptor de adrenalină. Și împreună cu Gebhard Schertler - care nu era încă la ETH sau PSI la acea vreme - Kobilka a reușit în 2007 pentru prima dată să elucideze structura unui GPCR important din punct de vedere farmacologic. «Kobilka este un om de știință fantastic, cu perseverență și o strategie clară. Este, de asemenea, un bun mentor și motivator pentru angajații săi ”, spune Schertler, care este prieten cu Kobilka. "Sunt foarte fericit de binemeritata lui onoare."
Schertler estimează că Premiul Nobel ar trebui să ofere domeniului cercetării un nou impuls. Potențialul pentru alte medicamente care acționează pe GPCR este imens. Biologul structural lucrează cu mai multe companii farmaceutice elvețiene din acest domeniu. Bolile mintale, Parkinson, diabetul de vârstă și obezitatea sunt doar câteva exemple de posibile domenii viitoare de aplicare a medicamentelor bazate pe GPCR.