Nobel za odkrycie, jak widzimy i czujemy

Królewska Szwedzka Akademia Nauk wyróżniła Amerykanów za badania receptorów sprzężonych z białkami G. Te receptory pośredniczą w przekazywaniu do wnętrza komórki rozmaitego rodzaju sygnałów. Ich praca pomogła więc rozwiązać jedną z zagadek naszego organizmu, czyli w jaki sposób reagujemy na wpływ naszego środowiska. Lefkowitz rozpoczął swoje prace w latach 60. Odkrył, w jaki sposób komórki reagują na hormon - adrenalinę, który wydziela nam się w warunkach stresu. Wyizolował odpowiedni receptor. W latach 80. nowy członek jego zespołu - Kobilka - pomógł odkryć gen, który ten receptor koduje. Potem okazało się, że podobny receptor można znaleźć w oku i ten z kolei łapie światło. Wkrótce okazało się, że oba należą do całej klasy receptorów sprzężonych z białkami G. Odpowiadają za odbieranie smak zapachu i licznych ważnych hormonów. Za to, jak reagujemy na świat.

Okazuje się, że natura jest nieco leniwa, jeśli wpadnie na dobry pomysł, to ma skłonność wykorzystywania tego samego patentu do różnych celów. Tak właśnie jest w przypadku receptorów sprzężonych z białkami G. Dzięki nim widzimy, odczuwamy smaki i zapachy. Dzięki nim także komórki naszego organizmu odbierają bodźce hormonalne, reagują na przypływ adrenaliny, dopaminy, serotoniny. Reagują w skoordynowany sposób i na przykład w chwili zagrożenia dają nam więcej sił do ucieczki. Te receptory długo ukrywały się przed wzrokiem naukowców. Lefkowitz i Kobilka zdołali je namierzyć. O tym, jaki to przełom w medycynie, niech świadczy fakt, że za ich pośrednictwem działa połowa wszystkich używanych przez nas leków.

Już pod koniec XIX wieku naukowcy przekonali się, że komórki muszą dysponować jakimiś receptorami, które pozwalają im wyczuwać obecne w ich otoczeniu hormony, trucizny, czy leki. Domyślali się, że te specjalne cząsteczki mogą pokonać barierę ściany komórki, przenosić impulsy z otoczenia komórki do jej wnętrza. Długo nie udawało się jednak ich zidentyfikować. Dopiero w latach 40-tych pojawiły się hipotezy o dwóch receptorach, które sterują reakcją komórek na adrenalinę. Nazwano je receptorami alfa i beta. Wkrótce potem pojawiły się leki, tak zwane beta-blokery, używane w chorobach układu krążenia do dziś.

Robert J. Lefkowitz wykorzystał beta-blokery w badaniach, zmierzających do odkrycia tych receptorów. Stosował także radioaktywny jod wbudowany w cząsteczki hormonów, który miał wskazać miejsce ich przyłączenia. Mniej więcej w tym samym czasie inni badacze odkryli z kolei, że za reakcję komórek odpowiadają tak zwane białka typu G, które przekazują do wnętrza komórki sygnał otrzymywany z receptora. W końcu udało się po raz pierwszy wyizolować cząsteczki, które pełniły tę rolę.

W latach 80-tych grupa Lefkowitza podjęła próbę znalezienia genu, który koduje receptor beta. Jej powodzenie miało w końcu wyjaśnić, na jakiej zasadzie ów receptor działa. Sukces przyniósł genialny pomysł nowego członka zespołu, Briana Kobilki, który skojarzył działanie tego receptora z zupełnie innym, rodopsyną, odpowiadającą za odbiór bodźców świetlnych w siatkówce oka. Okazało się, że receptory spełniające zupełnie inne zadania mogą być bardzo do siebie podobne. I wszystkie wykorzystują oddziaływanie z białkami typu G.

Ostateczny sukces przyszedł w ubiegłym roku, kiedy po długotrwałych badaniach udało się wreszcie odkryć strukturę receptora w chwili, gdy przenosi sygnał od hormonu na zewnątrz komórki do białek typu G w jej wnętrzu. 

Oto laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z ostatnich 10 lat:

2011 - Nobel trafił do Daniela Shechtmana z Izraela. Komitet Noblowski uhonorował go za odkrycie kwazikryształów - struktur, których istnienie w przyrodzie uznawano wcześniej za niemożliwe.

2010 - Nagrodę otrzymali Amerykanin Richard Heck oraz Japończycy Ei-ichi Negishi i Akira Suzuki, którzy opracowali nowe metody syntezy związków organicznych. Dzięki laureatom chemicy na całym świecie zyskali nowe możliwości zarówno odtwarzania istniejących związków, jak i tworzenia zupełnie nowych.

2009 - Nagrodę przyznano za badania nad strukturą i funkcją rybosomu, struktury, odpowiedzialnej za wdrażanie w życie planów zapisanych w DNA. Otrzymali ją: Venkatraman Ramakrishnan - Amerykanin pracujący w Wielkiej Brytanii, Thomas A. Steitz z USA oraz Ada E. Yonath z Izraela.

2008 - Nagrodą Nobla podzielili się trzej przedstawiciele USA - Osamu Shimomura, Martin Chalfie i Roger Y. Tsien. Prace laureatów dotyczyły świecącego na zielono białka GFP, wyizolowanego po raz pierwszy od meduzy.
Dzięki znakowaniu GFP można obserwować umiejscowienie, przemieszczanie i działanie znakowanych białek. GFP pozwoliło na przykład śledzić los komórek nerwowych uszkodzonych przez chorobę Alzheimera, wzrost chorobotwórczych bakterii czy powstawanie wytwarzających insulinę komórek beta w trzustce rozwijającego się zarodka.

2007 - Niemiec Gerhard Ertl został uhonorowany za badania procesów chemicznych zachodzących na powierzchni ciał stałych. Efekty tych badań zostały wykorzystane w przemyśle chemicznym przy produkcji ogniw paliwowych, nawozów sztucznych, katalizatorów do samochodów. Pozwoliły także wyjaśnić procesy zachodzące w atmosferze, takie jak niszczenie warstwy ozonowej oraz odpowiedzieć na pytanie - dlaczego żelazo pokrywa się rdzą.

2006 - Nagrodę otrzymał Roger D. Kornberg (USA), który tym samym poszedł w ślady ojca, Arthura Kornberga, laureata Nobla z dziedziny medycyny w 1959 r. Rogera Kornberga nagrodzono za poznanie podstawowego procesu życiowego każdej komórki, jakim jest transkrypcja. Dzięki temu procesowi informacja genetyczna zapisana w genach jest wykorzystywana do produkcji białek w komórkach.

2005 - Taniec odbijany dwóch cząsteczek chemicznych - w taki obrazowy sposób Komisja Noblowska określiła reakcję metatezy, nagrodzoną Noblem. Reakcja ta polega na wzajemnej wymianie grup atomów między dwiema cząsteczkami. Jeden z trzech laureatów - Francuz Yves Chauvin z Institut Francais du Petrole przedstawił wyniki swoich badań w 1971 r. a dwaj pozostali - Robert H. Grubbs z i Richard R. Schrock (obaj USA) dokonali swoich odkryć na początku lat 90.

2004 - Za badania procesów oczyszczania się komórek ze zbędnych białek, w którym bierze udział białko - ubikwityna, Nagrodę Nobla otrzymali: Aaron Ciechanover, Avram Hershko (obaj Izrael) i Irwin Rose (USA).

2003 - Nobla dostali Amerykanie: Peter Agre - za odkrycie kanałów wodnych w komórkach - i Roderick MacKinnon - za poznanie struktury i działania kanałów jonowych w błonach komórkowych. Odkrycia te pozwoliły zrozumieć, w jaki sposób np. nerki odzyskują wodę z moczu pierwotnego oraz jak powstają i są przekazywane sygnały elektryczne w naszych neuronach. Pozwala to na lepsze zrozumienie mechanizmu wielu chorób, np. nerek, serca, mięśni i układu nerwowego.

2002 - Laureatami zostali: Amerykanin John B. Fenn, Japończyk Koichi Tanaka oraz Szwajcar Kurt Wuethrich za badania nad makrocząsteczkami biologicznymi oraz rozwój metod spektrometrii. Zrewolucjonizowali oni metody analizy dużych cząsteczek biologicznych, takich jak na przykład białka. Umożliwiło to szczegółową analizę struktury tych molekuł, a co za tym idzie lepsze zrozumienie procesów życiowych komórek. Dzięki ich badaniom można tworzyć modele białek i dopasowywać do nich odpowiednie leki, a także szybciej diagnozować i leczyć niektóre choroby.