A 2003-as kémiai Nobel-díjas Budapesten

A Budapesten zajló biokémiai konferencia prominens vendége az amerikai Peter Agre, aki Roderick MacKinnon-nal megosztva, 2003-ban megkapta a kémiai Nobel-díjat. A két kutató a sejtmembránban lévő víz-, illetve ioncsatornák működési mechanizmusát tárta fel, ezzel egy teljesen új kutatási területet hívott életre. A két kutató az úgynevezett csatornafehérjéket vizsgálta, melyek a sejtmembránon átnyúlva a sejtek életéhez elengedhetetlen információkat és tápanyagokat juttatnak be a sejtbe.

Az élőlények sejtjei környezetüktől történő elhatárolódását és belső környezetük állandóságát a sejtmembrán biztosítja, amely egy lipid (pontosabban foszfolipid) kettősrétegből épül fel. A sejtmembrán lipidjeinek karbonsav része poláris, hidrofób, azaz víztaszító tulajdonságú, ennek köszönhetően a víz számára átjárhatatlan. A víz ennek ellenére átjut rajta. Az 1920-as évektől feltételezték, hogy a membránon a víz diffúzióval közlekedik, tehát a sejtek anyagának koncentráció-különbsége miatt vándorol a víz a sejtbe. Ma már tudjuk, hogy a sejtek vízáteresztésének van egy hatékonyabb módja (melyhez képest a diffúzió lassú): egyes sejtek membránja gyorsabb vízáteresztést biztosító akvaporin (aquaporin) csatornákat tartalmaz. Ennek felfedezésében végzett úttörőmunkát Peter Agre.

A baltimore-i Johns Hopkins University School of Medicine kutatóprofesszora 1988-ban a vörösvértestek membránfehérjéinek tanulmányozása közben sikeresen izolált egy olyan fehérjét, mely nélkül a víz nem jutott a sejtek belsejébe. Az ilyen tulajdonságú fehérjéket később akvaporinnak (aquaporin) nevezte el. Jelenleg 11 akvaporin fehérjét ismerünk, melyeket különféle élőlényekben, baktériumokban, növényekben és állatokban találtak meg. Később Agre megállapította azt is, hogy a sejtekben valószínűleg létezik egy vízcsatorna, melyen keresztül a víz a sejtekbe jut. A felismerést követő kutatásoknak köszönhetően ma már a kutatók követni tudják a vízmolekulák útját a sejtmembránon keresztül. A tudósnak 2000-re sikerült megalkotni szerkezetéről az első nagyfelbontású háromdimenziós képet, melynek segítségével érthetővé vált a vízcsatornák működése.

Víz- és ioncsatornák és a sejtmembránban

A szintén amerikai Roderick MacKinnon ugyancsak a csatornafehérjéket vizsgálta, csak őt elsősorban az érdekelte, hogy miként jutnak az ionok a sejtekbe. Kutatásai segítségével az ioncsatornák műkődéséről tudtunk meg többet.

Ezeknek a víz- és ionszállító csatornáknak a megismerése, működési mechanizmusuk feltérképezése gyógyászati szempontból jelentős, mert sok betegség (szív, idegrendszeri, vese) ezen csatornák helytelen működésére vezethetők vissza.

Peter Agre a biokémiai konferencia második napján sikeres előadást tartott, melynek címe Aquaporin water channels: from atomic structure to clinical medicine (Akvaporin vízcsatornák: az atomi szerkezetektől a klinikai gyógyászatig) volt. A neves tudós vasárnap este részt vett a konferencia első pubtourján, ahol fiatal kutatókkal találkozott és beszélgetett.