Američki medicinari Robert J. Lefkovic i Brajan K. Kobilka, za svoj rad na ćelijskim receptorima, osvojili su ove godine Nobelovu nagradu za hemiju
Tekst: Marija Nikolić
Bu! Velika je verovatnoća da će nekom, ukoliko ovo dovoljno glasno i iznenada uzviknete ispred njega, skočiti nivo adrenalina u krvi. Dakle, kao reakcija na spoljašnji faktor adrenalinski naboj je samo jedna od manifestacija ogromne mreže, međusobno povezanih hemijskih signala koji jure putem milijardi ćelija čije su membrane inače neprobojne.
Naime, G- protein spregnuti receptori (GPCR), klasa molekula koji prolaze kroz ćelijske membrane, omogućavaju nam da, na primer, na zastrašivanje odreagujemo uznemirenjem – i to je samo jedan od mnogobrojnih signalnih putanja koje ovi receptori kontrolišu.
Američki medicinari, Robert Lefkovic i Brajan Kobilka podelili su Nobelovu nagradu iz hemije za njihov rad upravo na ovim ćelijskim receptorima koji samoj ćeliji omogućavaju da oseti svetlost, ukus, miris kao i da prime signale homrmona i neurotransmitera. Razumevanje ovog rada je krucijalno da bi se dokučila kompleksna mreža signala koji putuju među ćelijama.
RECEPTORI RASPOLOŽENJA
Zahvaljujući radu dvojice naučnika, mi danas znamo da GPSR predstavljaju najveću grupu ćelijskih receptora. Takođe, dvojica naučnika su pokazali kako su GPSR građeni, kako rade i kako se regulišu – neviđeno važan uvid budući da su ovi receptori umešani u skoro sve naše fiziološke odgovore, uključujući i one receptore koji nam omogućavaju osećaj mirisa, regulaciju imunog sistema pa čak i promenu raspoloženja.
Dakle, ova klasa proteina i njihov fiziološki značaju su svakako nešto što itekako zaslužuje prestižnu nagradu, iako predstavlja do sada najbrže nagrađeno otkriće (obično, neko bitno otkriće bude nagrađeno čak i nekoliko decenija kasnije). Sa stanovišta hemije, GPSR predstavljaju fantastičan primer molekularne mašine čiji delikatni rad smo tek počeli da razumevamo.
Ova Nobelova nagrada je nastavak tradicije uvažavanja kristalografa, onih naučnika koji važe za najupornije i najhrabrije. To je tradicija koja ide u nazad do 1962. kada su istom nagradom nagrađeni Maks Peruc i Džon Kendru, za njihov rad na opisivanju hemoglobina i mioglobina.
G-protein spregnuti receptori su ujedno čuvari ali i molekularni glasnici ćelije, šireći signale iz unutrašnjosti ka spolja. Jedan signal može sadržati zapanjujuće različite stimuluse, od fotona (svetlosti) do neurotransmitera i hormona. Oni posreduju gotovo u svakom fiziološkom procesu: od funkcija imunog sistema do ukusa, mirisa pa čak i „bori se- ili beži“ reakcije kod ljudi.
IZAZOV ZA KRISTALOGRAFIJU
GPSR su takođe, izrazito važni u medicini i gotovo suština učinka skoro 30 odsto svih lekova. Molekuli lekova koji se vezuju za GPSR sadrže kofein, morfin, heroin i histamin. Raspon stimulusa i molekula na koje GPSR reaguju je izuzetan i njihova uloga u životu organizama je neupitna.
Na žalost, jako dugo, detaljno izučavanje strukture GPSR-a je bilo skoro nemoguće zbog poteškoća u njihovom kristalizovanju. GPSR su proteini sa membranama, i svaki pokušaj da se izvuku iz membrane bi kompletno uništio njihov integritet; to je kao kada bi pokušali da izučavamo embrion a da smo ga prethodno izvadili iz materice.
Kristalografija je i dalje više umetnost nego što postoji racionalni put kristalizovanja određenog proteina. Kobilkova grupa je beskrajno mnogo puta probala različite kombinacije dok nije uspela da stabilizuje stine molekule i proteine. Lefkovic je, takođe, utvrdio nove grupe proteina koji desentitezuju GPSR, pomažući im u regulaciji mnogih fizoloških procesa. Dakle, ovi ćelijski receptori su ekstremno važni za farmaceutsku industriju i dovešće do unapređivanja izrade lekova.
Najvažnije, kao i bilo koje drugo veliko otkriće, Kobilkov i Lefkovicev rad više problematizuje nego što daje konkretne odgovore, upirući tako u još uvek neotkrivene oblasti. Funkcija GPSR-a se ispostavila mnogo značajnijom nego što smo mislili.
Funkcije GPSR su više kao Bahove simfonije nego što su set nezavisnih nota gde kombinacije njihovih interakcija dovode do složenih fizioloških odgovora. Kobilkov, Lefkovicev i rad ostalih otvara vrata razumevanju kako je ova simfonija dirigovana.
HEMIJA ILI BIOLOGIJA?
Alfredu Nobelu je posebno bila važna nagrada iz hemije. U to vreme hemija je bila hemija, a biologija biologija. Danas, bez preklapanja, uletanja, razvlačenja različitih naučnih oblasti međusobno, nova naučna otkrića su praktično nemoguća. Tradicionalne granice među naukama i ostalih oblasti – posebno biologije – su izbledele.
Zato je Nobelova nagrada za hemiju 2012. svakako pokazatelj jednog fleksibilnijeg pogleda na nauku, ali pre svega znak da je hemija u ovom trenutku zadobila centralno mesto u nauci.
Robert Lefkovic, sa Djuk Univerziteta, i Brajan Kobilka, sa Stenforda su doktori medicine a ne postdoktoranti čija je glavna opsesija hemija. Iako su doktori medicine, obojica Nobelovih laureata imaju snažnu hemijsku podlogu. Lefkovic je na primer, profesor medicine i biohemije.
Biologija i hemija – molekularne nauke – idu ruku pod ruku od kako se život pojavio na Zemlji pre otprilike 4 milijardi godina. Udruženo nastvaljaju svoj put i u 21. veku za dobrobit čovečanstva, preteći da reše neke od najvećih globalnih izazova.
Ti izazovi podrazumevaju rast stanovništa, ograničene prirodne resusre, bolesti, klimatske promene, nasilje i rat, i poricanje osnovnih ljudskih prava – posebno prava na naučnu dobrobit i tehnološki razvoj.
TRAGOM NOBELA
U prvoj polovini oktobra, dan za danom, dodeljuju se Nobelove nagrade za medicinu, fiziku, hemiju, književnost i mir, kao ultimativno priznanje tvorcima ideja koje su promenile svet. Kakva su dostignuća Nobelovih laureata, kako se do njih došlo, šta predstavljaju i kome su namenjena?
Istražite više o NOBELOVIM NAGRADAMA.