Американські вчені Роберт Лефковіц і Брайан Кобілка удостоїлися високої нагороди за осягнення механізмів взаємодії рецепторів адреналіну з G-білками.
Будь-який живий організм можна розглядати як цілісну систему, функціонування якої регулюється на всіх рівнях її організації - тканинному, клітинному, молекулярному. Злагодженість роботи «всіх систем корабля» забезпечують тисячі найрізноманітніших молекул, серед яких не останнє місце займають регулятори білкової природи. Вони можуть транспортуватися на «далекі відстані» (наприклад, гормони - інсулін, соматотропін, пролактин), а можуть здійснювати «свою діяльність» безпосередньо всередині клітини.
Як регулюється «внутрішнє» життя однієї-єдиної клітини? Приблизно двадцять років тому вчені з'ясували, що для успішної роботи білків-тригерів, що включають цілий каскад біохімічних процесів, результатом якого є передача сигналу про потреби і потреби клітини (наприклад в кисні, глюкозі, якихось важливих метаболітах), необхідний гуанозинтрифосфат (ГТФ). Ці білки (їх називають G-білками) гідролізують ГТФ, відщеплюючи від його молекули один з трьох «цеглинок» фосфату. При цьому виділяється енергія, яка і забезпечує протікання подальших біохімічних реакцій. За відкриття G-білків у 1994 році американські біохіміки-ендокринологи Альфред Гілман і Мартін Родбелл отримали Нобелівську премію з медицини та фізіології. Нобелівська премія з хімії 2012 року - логічне продовження історії про G-білки.
Американські вчені Роберт Лефковіц (Медичний центр університету Дьюка в місті Дарем, штат Північна Кароліна) і Брайан Кобілка (Школа медицини при Стенфордському університеті) слідами першопрохідців просунулися далі у своїх вишукуваннях і змогли не тільки охарактеризувати роботу клітинних рецепторів, що регулюють роботу G-білків, а й «підібрати ключик» до управління ними. Йдеться про бета-2-адренергічні рецептори, які активуються у відповідь на зміну концентрації адреналіну в крові.
Рецептори, пов'язані з G-білками, дуже красиві - якщо розглядати архітектурні молекулярні ансамблі клітини як шедеври природи. Їх називають «семиспіральними», оскільки вони, спірально упаковані в клітинній мембрані на манер ялинкового серпантину і «пронизують» її сім разів, виставляючи на поверхню «хвостик», здатний сприйняти сигнал і передати конформаційні зміни всій молекулі. Серед серпентинів - рецептор світла родопсин, розташований у мембранах клітин сітківки ока; білки клітин нюжних рецепторів, за допомогою яких наш ніс розпізнає аромати; і навіть клітинні рецептори, через які здійснюється регуляція настрою, поведінки, активності імунної системи. При цьому всі вони мають схожу будову.
Історія з G-білками не завершилася, вона таїть в собі нові відкриття. Але для того, щоб ці відкриття відбулися, попередники прокладають дорогу для тих дослідників, які йдуть за ними.
На фото:
1. Молекула родопсина в мембрані клітини пігментного епітелію сітківки ока.
2. Взаємодія бета-2-адренергічного рецептора (позначений синім кольором) c G-білками (позначені зеленим кольором). Дані лабораторії Брайана Кобілки з огляду "Making membrane proteins for structures: a trillion tiny tweaks ", Monya Baker, опублікованого в Nature Methods 7, 429-434, 2010. (doi:10.1038/nmeth0610-429).