Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Роберт Лефковиц
Ист.: http://www.nobelprize.org/
Брайан Кобилка
Ист.:
http://www.nobelprize.org/

Нобелевская премия по химии 2012 г.

Ключевые слова:  G-белки, молекулярная эндокринология, Нобелевская премия по химии, периодика, рецепторы

Автор(ы): Поверенная Мария

Опубликовал(а):  Поверенная Мария

15 октября 2012

Как, наверное, уже многие знают, 10 октября в Стокгольме были объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии. Ими стали американские биохимики Роберт Лефковиц (Robert Lefkowitz) из Университета Северной Каролины и Брайан Кобилка (Brian Kobilka) из Стэнфорда. Их работа была посвящена изучению группы рецепторов, сопряженных с G-белками. Давайте вместе попробуем разобраться, что же это за белки и зачем они нужны.

В официальных материалах, опубликованных на сайте Нобелевского комитета, можно найти следующее интересное и драматическое объяснение:

«Вы допоздна засиделись на работе. На небе сияет луна, в то время как вы идете домой от автобусной остановки. Вдруг позади вас раздаются шаги. Они быстро приближаются. «Ничего страшного», — говорите вы себе,«Просто еще один бедняга засиделся на работе». Но мурашки уже побежали у вас по спине. Сзади действительно кто-то есть...

Ист: MLA style: "The Nobel Prize in Chemistry 2012 - Popular Information"

Вы мчитесь домой. В тот момент, когда вы открываете входную дверь, ваше тело бьет дрожь, сердце колотится, и вы тяжело дышите. Очевидно, что в тот самый момент, как ваш глаз уловил приближающийся силуэт, ваше тело приготовилось к бегству. Мозг отправил первые предупреждающие сигналы вашему телу. Гипофиз вбросил в кровяное русло гормоны, которые стимулировали работу надпочечников. А они, в свою очередь, принялись вбрасывать в кровь кортизол, адреналин и норадреналин, что стало вторым предупреждением: «Пора бежать!» Жировые и мышечные клетки, печень, сердце, легкие и кровеносные сосуды откликнулись немедленно. Кровь наполнилась сахарами и жирами, бронхи расширились, сердце застучало — все это для того, чтобы ваши мышцы получили больше энергии и кислорода. С единственной целью заставить вас бежать со всех ног, чтобы сохранить себе жизнь.

В организме человека взаимодействуют десятки тысяч миллиардов клеток. У большинства из них есть четкие роли. Некоторые накапливают жиры, другие регистрируют зрительное впечатление, производят гормоны или являются частью мышечной ткани. И для нашего существования принципиально важно, чтобы все клетки работали в унисон, чтобы они могли чувствовать свое окружение и знать, что происходит вокруг них. Для этого им нужны сенсоры. Сенсоры на поверхности клетки называются рецепторами. Роберт Лефковиц и Брайан Кобилка в 2012 году стали лауреатами Нобелевской премии по химии «за раскрытие подробной схемы того, как работают рецепторы, связанные с G-белком» (G-protein—coupled receptors, GPCRs или ГТФ-связывающие рецепторы). К этому семейству относятся рецепторы адреналина (также известного как эпинефрин), дофамина, серотонина, света, вкуса и запахов. Большинство физиологических процессов зависит от рецепторов этого семейства. Через них действует на нас около половины всех лекарственных препаратов, среди которых β-блокаторы, антигистаминные препараты и различные психиатрические средства.

Несомненно, знание и понимание, как работают рецепторы семейства GPCR, чрезвычайно полезны для человечества. Однако эти рецепторы долгое время ускользали от исследователей [прим. авт.: их индетификация до недавнего времени считалась практически невозможной задачей ввиду огромной подвижности, нестабильности и малых размеров этих молеклярных структур].

В конце 19-го века, когда ученые начали экспериментировать с эффектами адреналина на организм, они обнаружили, что это вещество заставляет сердце биться чаще, кровяное давление — возрастать, а зрачки — расширяться. Чтобы проверить предположение о действии адреналина посредством нервных волокон, ученые искусственно парализовали нервную систему лабораторных животных. Однако эффект адреналина сохранялся. Ученые пришли к выводу: у клеток должны быть какие-то рецепторы, которые позволяют им чувствовать химические вещества — гормоны, яды или лекарства — в своем окружении. Но когда исследователи попытались обнаружить эти рецепторы, они натолкнулись на преграду. Захотелось понять, как рецепторы устроены и как они передают сигнал внутрь клетки. Адреналин ведь применялся снаружи клетки, но это приводило к изменению в метаболизме внутри нее. Каждая клетка имеет оболочку — бислойную мембрану из молекул липидов, которая отделяет клетку от внешней среды. Как же проникает сигнал сквозь оболочку? Как может содержимое клетки знать о происходящем снаружи? Рецепторы не удавалось обнаружить в течение десятилетий, но, несмотря на это, ученые умудрились создать препараты, которые оказывали свое воздействие специфически через тот или иной тип рецепторов».

Более двадцати лет кропотливой работы потребовалось нынешним нобелевским лауреатам, чтобы обнаружить данные рецепторы с помощью методов рентгеновской кристаллографии и описать механизм их работы. Ученые показали, какие участки рецептора включены в связывание гормона, какие необходимы для взаимодействия с G-белками, которые, в свою очередь, распределяют сигнальные пути внутри клетки, какие участки вовлечены в регуляцию самого рецептора. Они показали, что внеклеточные петли и образуемый рецептором трансмембранный канал нужны для связывания гормона, а внутриклеточные петли имеют много специальных участков, каждый из которых специфично связывается с определенным типом ГТФ-связывающего белка. Согласно проведенным исследованиям главным отличием исследуемых рецепторов является наличие семи трансмембранных доменов и внутриклеточной части, связывающей G-белок (ГТФазы).

Кристаллическая структура тройного комплекса, образованного β-адренорецептором (выделен синим), гормоном (жёлтый) и внутриклеточным G-белком (Ист.: Nature).

Подробную лекцию Р. Лефковица о ГТФ-связывающих белках (GPCRs), а также об истории создании семи трансмембранных рецепторов можно посмотреть здесь

Важность работ Роберта Лефковица и Брайана Кобилки можно кратко охарактеризовать лишь одним числом: рецепторы, сопряжённые с G-белками являются «мишенями» более чем для 40% всех лекарственных препаратов, выпускаемых в настоящее время на мировом рынке.

Доктор биологических наук, зав. лаборатории молекулярной эндокринологии Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН (Санкт-Петербург) Александр Олегович Шпаков в своем интервью «Полит.ру» прокомментировал значение научного вклада этой работы следующим образом:

«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. В области изучения гормональных рецепторов и сопряженных с ними внутриклеточных сигнальных каскадов работают сотни, и даже тысячи талантливых ученых, но мне сложно назвать кого-то из них, чьи открытия и вклад в сигнальную трандукцию был бы сопоставим с тем, что сделали Лефковиц и Кобилка.

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».

*****

Историческая справка:

Роберт Лефковиц родился в 1943 году в Нью-Йорке. Степень доктора медицины он получил в 1966 году в Колумбийском университете. Затем ученый работал в медицинском центре Говарда Хьюза и в Университете Дьюка в Северной Каролине. В 1968 году Лефковицу с коллегами удалось биохимическими методами обнаружить β-адренэргический рецептор.

Брайан Кобилка родился в 1955 году в Миннесоте. Он закончил Йельскую медицинскую школу, а в настоящее время работает в Стенфорде. Он продолжил исследования Лефковица и первым клонировал ген человеческого β-адренэргического рецептора. Сравнительный анализ его последовательности позволил обнаружить целый класс рецепторов, впоследствии названный рецепторами, связанными с G-белками.


В статье использованы материалы: www.nobelprize.org


Средний балл: 9.8 (голосов 4)

 


Комментарии
Конечно, они - молодцы! Но есть и другая, и не менее важная, тема: Что является источником энергии для любой Органики, как растительной, так и животной. Но это - не с точки зрения химии, т.е. не белки, жиры, углеводы, гормоны, витамины и проч. а - какая частица атома (и какого атома?) участвует в этом процессе. Эта тема может оказаться ещё сложнее...
Правильнее будет - не с точки зрения химии (белки,жиры, углеводы и т.д., а именно какая часть и какого атома участвует в этом процессе, и может быть, это атом всего одного элемента, а может быть - 2-3 элемента, но автор считает, что участвует только один элемент, зато _К_А_К_О_Й? -Никем из Ученых ещё не признанный элемент-119.
А как он будет взаимодействовать со всеми этими гормонами и витаминами - это нужно устанавливать биологам, а не просто химикам. Разумеется, что в этом случае без лабораторий со штатом сотрудников и приборами - никак не обойтись Автору пока ещё -76.
Просьба не развивать эту тему далее, посколку слишком смелые гипотезы могут привести к удалению комментариев, как сугубо антинаучных.
Палии Наталия Алексеевна, 17 октября 2012 15:21 
"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" - точно подмечено
Владимир Владимирович, 18 октября 2012 16:12 
...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...

Да уж... простым химикам только и остается теперь тихо курить в сторонке... рядом со своей колбой с эфиром...
Палии Наталия Алексеевна, 21 октября 2012 17:45 
Еняшин Андрей Николаевич, 15 февраля 2013 12:25 
некоторые представители человечества хотят жить здоровыми и причём вечно, поэтому и инвестируют больше в "околохимические" направления

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Ковер Серпинского
Ковер Серпинского

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Итоги Менделеевского Года
28 ноября в Фундаментальной библиотеке МГУ состоялось торжественное закрытие Международного года Периодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.