Kémiai Nobel-díj 2012: hogyan veszik a sejtek a külvilág jeleit?

A 2012-es kémiai Nobel-díjat Robert J. Lefkowitz (Duke Egyetem) és Brian K. Kobilka (Stanford Egyetem) kapták, alapvető fontosságú sejtbiológiai kutatásaikért. 

A kutatók az úgynevezett G-protein-kapcsolt receptorok felfedezéséért és működésük leírásáért kapták meg az idei kémiai Nobel-díjat. Ezek a receptorok olyan fehérjék, amelyek a sejtek membránjaiba ágyazódnak, és a külvilág ingereinek hatására egy belső sejtválaszt indítanak el, vagyis ezeken a fehérjéken keresztül kapja meg a sejt a külvilág ingereit.

Hogyan veszi a sejt a külvilág jeleit?

Sokáig rejtélynek számított, hogyan képesek érzékelni a sejtek a környezetüket, a környezetükben lévő anyagokat, mondjuk a hormonokat. Például az adrenalin hatására megnő a vérnyomás és szívverések száma. Feltételezték, hogy ezeket az ingereket a sejt valamiféle "jelfogó antennákkal", szakszóval receptorokkal érzékeli, ezek természete azonban hosszú ideig homályban maradt.

Lefkowitz 1968-ban kezdte tanulmányozni a receptorokat. Radioaktívan megjelölt hormonokat adott a sejtekhez, és a sugárzást követve több receptort fedezett fel. Köztük az adrenalinét is, amelynek ezután a működését is vizsgálni lehetett.

Nagy receptorcsalád

Lefkowitz kutatócsoportjának következő nagy eredménye az 1980-as években következett. Az újonnan csatlakozott Kobilka megtalálta az adrenalinreceptor génjét a humán genomban. A gént, illetve az általa kódolt receptorfehérje szerkezetét elemezve a kutatók rájöttek, hogy az adrenalinreceptorhoz nagyon hasonló receptor van a szemben is. Kiderült, hogy egy egész receptorcsalád létezik, amelynek tagjai hasonló szerkezetűek és hasonlóan működnek.

Ma ezeket G-protein-kapcsolt receptoroknak nevezik. Körülbelül ezer gén hozható kapcsolatba velük. Ilyen receptorok működnek például a fény, az ízek, a szagok érzékelésében, de ilyen receptorokhoz csatlakoznak olyan fontos szabályozó molekeulák is, mint például a hisztamin és a dopamin.

Lefkowitz és Kobilka kutatásai aztóta is alapvető fontosságúak e receptorok működésének megértésében. A legutóbbi nagy eredmény az volt, hogy Kobilka éppen abban a pillanatban készített képet egy adrenalinreceptorról, amikor egy hormon hozzákapcsolódott és aktiválta.

Ezek a receptorok a sejteket határoló membránokba ágyazódnak, azokat teljesen átérik (úgynevezett transzmembrán receptorok). Amikor a receptort külső inger éri, akkor megváltozik a szerkezete, és a "másik végén", a sejt belsejében elindítja azokat a folyamatokat, amelyek révén a sejt reagál a környezeti ingerre.

Robert J. Lefkowitz a Columbia Egyetemen és a Harvardon végezte egyetemi tanulmányait. A 69 éves kutató 1973 óta dolgozik a Duke Egyetemen, és 1976 óta a Howard Hughes Orvosi Intézet munkatársa.

Az 57 éves Brian K. Kobilka először a Minnesota, majd a Yale Egyetemen tanult. Doktoriját a Duke Egyetemen szerezte meg Lefkowitz irányítása alatt. Jelenleg a Stanford Egyetem kutatója.

Korábban:

A 2012-es fizikai Nobel-díjat Serge Haroche és David Wineland kutatók kapták, a kvantumrendszerek vizsgálatában elért alapvető eredményeikért, amelyek megteremtették a kvantumszámítógépek létrehozásának lehetőségét.

A 2012-es orvosi-élettani Nobel-díjat John B. Gurdon brit és Shinya Yamanaka japán kutatók kapták, felnőtt sejtek embrionális sejtekké való "visszaprogramozásáért" (részletesen lásd hétfői beszámolónkat).