Объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии за 2012 год

Американские ученые Роберт Лефковиц и Брайан Кобилка удостоились высокой награды за постижение механизмов взаимодействия рецепторов адреналина с G-белками.

Любой живой организм можно рассматривать как целостную систему, функционирование которой регулируется на всех уровнях ее организации – тканевом, клеточном, молекулярном. Слаженность работы «всех систем корабля» обеспечивают тысячи самых разнообразных молекул, среди которых не последнее место занимают регуляторы белковой природы. Они могут транспортироваться на «дальние расстояния» (например, гормоны – инсулин, соматотропин, пролактин), а могут осуществлять «свою деятельность» непосредственно внутри клетки.

Как регулируется «внутренняя» жизнь одной-единственной клетки? Примерно двадцать лет назад ученые выяснили, что для успешной работы белков-триггеров, включающих целый каскад биохимических процессов, результатом которого является передача сигнала о нуждах и потребностях клетки (например в кислороде, глюкозе, каких-то важных метаболитах), необходим гуанозинтрифосфат (ГТФ). Эти белки (их называют G-белками) гидролизуют ГТФ, отщепляя от его молекулы один из трех «кирпичиков» фосфата. При этом выделяется энергия, которая и обеспечивает протекание дальнейших биохимических реакций. За открытие G-белков в 1994 году американские биохимики-эндокринологи Альфред Гилман и Мартин Родбелл получили Нобелевскую премию по медицине и физиологии. Нобелевская премия по химии 2012 года – логическое продолжение истории о G-белках.

Американские ученые Роберт Лефковиц (Медицинский центр университета Дьюка в городе Дарем, штат Северная Каролина) и Брайан Кобилка (Школа медицины при Стэнфордском университете) по следам первопроходцев продвинулись дальше в своих изысканиях и смогли не только охарактеризовать работу клеточных рецепторов, регулирующих работу G-белков, но и «подобрать ключик» к управлению ими. Речь идет о бета-2-адренэргических рецепторах, которые активируются в ответ на изменение концентрации адреналина в крови.

Рецепторы, сопряженные с G-белками, очень красивые – если рассматривать архитектурные молекулярные ансамбли клетки как шедевры природы. Их называют «семиспиральными», поскольку они, спирально упакованы в клеточной мембране на манер елочного серпантина и «пронизывают» ее семь раз, выставляя на поверхность «хвостик», способный воспринять сигнал и передать конформационные изменения всей молекуле. Среди серпентинов – рецептор света родопсин, расположенный в мембранах клеток сетчатки глаза; белки клеток обонятельных рецепторов, с помощью которых наш нос распознает ароматы; и даже клеточные рецепторы, через которые осуществляется регуляция настроения, поведения, активности иммунной системы. При этом все они имеют сходное строение.

История с G-белками не завершилась, она  таит в себе новые открытия. Но для того, чтобы эти открытия состоялись, предшественники прокладывают дорогу для тех исследователей, которые идут за ними.

На фото:

1. Молекула родопсина в мембране клетки пигментного эпителия сетчатки глаза.

2. Взаимодействие бета-2-адренэргического рецептора (обозначен синим цветом) c G-белками (обозначены зеленым цветом). Данные лаборатории Брайана Кобилки из обзора «Making membrane proteins for structures: a trillion tiny tweaks», Monya Baker, опубликованного в Nature Methods 7, 429–434, 2010. (doi:10.1038/nmeth0610-429).