top of page

Испуг под микроскопом

​Вы когда-нибудь задумывались, что заставляет наш организм понимать: пора бояться? Ночь. Вы слышите подозрительные звуки у себя в квартире. На кухне упала коробка. Сердце начинает биться быстрее, дыхание учащается, обостряется внимание – организм готов встретить опасность. Вот только откуда сердце, легкие и нервная система узнали, что в вашей кухне упала коробка? На этот вопрос найден ответ.

 

Адреналин как двигатель прогресса

​

10 декабря 2012 года по решению Шведской королевской академии наук Нобелевской премии по химии удостоились два американских исследователя – Роберт Лефковиц и Брайан Кобилка. Своим открытием лауреаты приблизили нас еще на один шаг к пониманию собственного тела.

​

Диплом и чек на крупную сумму ученые получили за исследования рецепторов, отвечающих за реакцию организма на страх и стресс. Для того, чтобы не отстать от прогресса, предлагаем разобраться, в чем состоит суть открытия и как оно, скорее всего, изменит наш мир.

​

Человеческое тело состоит из миллиардов клеток, которые постоянно «общаются» между собой и с окружающей средой. «Чувствовать» внешний мир клетке помогают рецепторы – именно они сообщают ей об изменениях и необходимости адаптироваться к новым условиям. Все рецепторы имеют свое строение, по-своему передают сигнал клетке и потому, для удобства, разделяются по классам. Один из них – рецепторы, связанные с G-белком: серпентины или, как их еще называют, семиспиральные рецепторы.

​

Более тысячи серпентинов отвечают за зрение, обоняние, вкус, сердечный ритм, артериальное давление, переносимость боли, метаболизм глюкозы и другие физиологические процессы. На примере адренорецептора, регулирующего адреналин, Роберт Лефковиц и Брайан Кобилка выяснили, как именно устроен процесс их работы.

Процесс действия адреналина на тело

Почему адреналин?

 

Во время Вьетнамской войны в Национальном институте здоровья молодому Роберту Лефковицу, мечтающему о кардиологии, поручили найти и выделить рецепторы, реагирующие на адреналин – стимулятор сердечных сокращений. Благодаря адреналину в момент встречи с опасностью наш организм получает установку «борись или беги», значительно увеличивая диапазон человеческих возможностей. Изменения в организме настолько разительны, что их невозможно проигнорировать. Но какие именно не связанные с внешней средой клетки получают информацию об опасности, чтобы потом отреагировать нужным образом?

​

До открытия Лефковица и Кобилки ученые довольствовались лишь предположениями, что клетки обладают некими восприимчивыми к гормонам адреналина частями. У Лефковица изучение β-адренорецептора затянулось на десять лет, в течение которых он исследовал процесс передачи сигнала от гормона к клетке. В итоге ученый получил полное представление о процессе и собрал данные об изменении метаболизма клетки под воздействием адреналина. За время исследования лауреат успел поработать в массачусетской больнице общего типа, получил должность адъюнт-профессора медицины и старшего преподавателя биохимии в Больнице университета Дьюка, а также звания профессора медицины и биохимии, после чего работал исследователем в Американской ассоциации сердца и позже стал сотрудником Медицинского института Говарда Хьюза.

​Процесс передачи сигнала снаружи клетки вовнутрь.

«Когда мы начинали, про рецепторы вообще не было ничего известно… А сейчас, наверное, кто-то может сказать, что самые главные достижения я уже сделал, но, я считаю, это еще не решено. Я вполне активно работаю»

 

Роберт Лефковиц, 2009 год

Новую жизнь в исследование рецепторов вдохнул кристаллограф Брайан Кобилка, устроившийся работать под руководством Лефковица в университет Дьюка. Механизм работы адреналина заинтересовал ученого после работы в реанимации, где некоторых пациентов, благодаря инъекции гормона, удавалось буквально вернуть к жизни.

​

Совместными усилиями Лефковиц и Кобилка выявили ген, который кодирует адренорецептор, после чего они получили ключ к механизму работы самого рецептора. Исследователям удалось установить, что адренорецептор имеет семь белковых спиралей, которые пронизывают клеточную мембрану. Столько же спиралей имеет расположенный в клетках глаз родопсин, благодаря которому мы реагируем на свет. Позже ученые поняли, что подобным семиспиральным строением обладает большинство известных клеточных рецепторов, и все они связаны с G-белками, а значит и работают по тому механизму, который описала лаборатория Лефковица. С помощью этого биохимического процесса наши клетки взаимодействуют между собой, а мы обладаем всеми пятью видами чувств.

​

После Нобеля

 

Грандиозное фундаментальное открытие ученых увенчалось не менее значимым открытием Кобилки в 2011 году. После выделения гена Кобилка перебрался в Стенфордский университет на медицинский факультет, где он работает по сей день, чтобы определить структуру рецептора. Для многих эта цель казалась недостижимой, но ученому всё же удалось «сфотографировать» адренорецептор в момент взаимодействия с гормоном и отправки сигнала в клетку. Кобилка зафиксировал рецептор в его активном состоянии, что в дальнейшем поможет получить структуру рецепторов в активной форме.

β-Адренергический рецептор при активации изменяет форму

«Я считаю, что выбор Нобелевского комитета более чем правильный. Это два гениальных биохимика, которые длительное время работают в области молекулярной эндокринологии, изучая тонкие молекулярные механизмы рецепции гормонов и передачи гормонального сигнала в клетку.

Стоит особо подчеркнуть, что они получили Нобелевскую премию по химии, хотя это работа выполнялась на стыке наук – биохимии, молекулярной биологии, биофизики, фармакологии, и она не в меньшей степени могла бы стать Нобелевской премией по биологии и медицине»

 

Доктор биологических наук зав. лаборатории молекулярной эндокринологии Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН А.О. Шпаков

Разумеется, открытие ученых оказало определенное влияние на фармацевтическую промышленность: сегодня около 60% всех известных лекарств действуют на организм человека через рецепторы, сопряженные с G-белками. Исследование учёных раскрыло главные принципы работы этих рецепторов, открыв путь к усовершенствованию лекарств. Предполагается, что в будущем лекарства станут более эффективными и будут подбираться согласно генетической информации конкретного человека, исключая побочные эффекты. Ко всему прочему, изучение работы семиспиральных рецепторов крайне важно для понимания процессов, приводящих к развитию раковых опухолей.

It is of such importance to human health, I'm not at all surprised they've been awarded this prize.

“Это так важно для человеческого здоровья, я не удивлен, что они получили эту премию.”

​

Бывший президент королевского химического общества, Дэвид Филипс

Диана Макридина

Камилла Кутаева

© 2017 команда ВШЖиМК.

Сайт создан на Wix.com

  • White Facebook Icon
  • White Twitter Icon
  • White Instagram Icon
  • White YouTube Icon
  • White Pinterest Icon

Подпишитесь на нас в соцсетях:

bottom of page