Novákoviny

Američané Robert J. Lefkowitz a Brian K. Kobilka se stali letošními držiteli Nobelovy ceny za chemii. Vděčí za to svému společnému výzkumu fungování buněk, konkrétně jejich "smyslů" zvaných G-receptory. Na pohled poněkud odtažité téma neznamená nic menšího, než že přispěli k pochopení toho, jak vůbec může fungovat naše tělo i navzdory tomu, že se skládá z obrovského množství více či méně samostatných buněk.

 

 

"Vědecká práce Roberta Lefkowitze a Briana Kobilky má klíčový význam pro porozumění tomu, jak buněčné receptory vázané na G-proteiny pracují a toho, jak buňky jejich prostřednictvím reagují na podněty z okolního prostředí," uvádí zpráva nobelovského výboru.

 

Vnitřní vesmír

Brian K. Kobilka v rozhovoru pro Thomson Reuters naznačil i možnost praktického využití oceněného výzkumu: "Buněčné receptory představují něco jako cíl, na který míří řada léčiv. Dokonalé poznání jejich struktury proto pomůže vyvinout účinnější a levnější léky proti velmi širokému spektru nemocí."

Udává se, že mechanismus působení na buněčné receptory využívá až polovina současných léků.

 

obr: Letošní laureáti Nobelovy cena za chemii Robert Lefkowitz a Brian Kobilka

 

 

Živé buňky vznikly a po celé stovky milionů let se vyvíjely jako samostatné organismy a teprve pak se začaly organizovaly do složitějších struktur - včetně těch, které tvoří naše těla. Vytvořily si tak svůj vlastní svět, vnitřní vesmír, který může fungovat jen proto, že udržuje velmi složitou a jemně vybalancovanou rovnováhu. Jak se na svém podílu na udržení této rovnováhy buňky "domlouvají" a jak "vnímají" stav prostředí, které je obklopuje, dlouho bylo jedním z velkých mystérií biologie.

Prvním krokem k pochopení záhady byl objev adrenalinu a jeho působení v 19. století. Vědci zpočátku mysleli, že jeho účinky (zvýšení krevního tlaku a pulsu) způsobuje jeho vliv na nervovou soustavu. Jenže pokusy ukázaly, že tomu tak není: účinkoval přímo na buňky. Jenže obsah buňky od okolí odděluje buněčná membrána, díky níž adrenalin nepronikne dovnitř - a přesto mění její metabolismus. Na povrchu buněk tedy musí být něco, co reaguje na chemické substance, jako jsou hormony, léky, drogy nebo jedy. Tedy jakési "smysly", kterým vědci začali říkat receptory. Zjistit o nich něco víc se ale dlouhá desetiletí nedařilo.

 

Radioaktivní stopaři

Robert Josef Lefkowitz se narodil roku 1943 židovským rodičům v newyorském Bronxu. Podle jeho vlastních slov jej k zájmu o medicínu inspirovala dětská četba detektivek a sci-fi s lékařskou tématikou. Vystudoval Columbia University a Harvard a roku 1968 začal působit v Národním institutu zdraví (NIH). Už tam se zaměřil na výzkum buněčných receptorů - i když nejdřív zprostředkovaně přes svůj zájem o kardiologii: zajímalo ho působení adrenalinu a noradrenalinu ovlivňujících srdeční činnost.

 

obr: Robert J. Lefkowitz ve své laboratoři na Duke University

 

 

Při svých pokusech Lefkowitz zabudovával do hormonů izotopy a s pomocí radioaktivity pak mapoval jejich působení na buňku. Tak se mu postupně podařilo vystopovat receptory a později je také izolovat, zkoumat jejich strukturu a mechanismus fungování.

Roku 1970 Robert Lefkowitz publikoval první odborné články, které se staly zlomem ve výzkumu buněčných receptorů. Současně odešel na Duke University, kde ve své práci pokračoval.

Mezitím pokročil výzkum i jinde: v 80. letech byly objeveny tzv. G-proteiny, které reagovaly na signály z receptorů a spouštěly tak metabolické reakce v buňkách. Roku 1994 za jejich objev získali Nobelovu cenu Alfred Gilman a Martin Rodbell.

V 80. letech došel Lefkowitz k závěru, že dál postoupí jen když najde geny, které kódují vytváření receptorů. Zreorganizoval svůj tým a přibral do něj mladého lékaře Briana Kobilku. Začal lov na geny, které mají na svědomí komunikaci mezi buňkou a okolím i mezi buňkami navzájem.

 

"Panebože, oni jsou stejné!"

Brian Kent Kobilka se narodil roku 1955 v Minnesotě, kde měli jeho předkové polského původu pekařství. Po studiích na Yale a University of Minnesota se věnoval především molekulární biologii a rentgenové krystalografii. Do Lefkowitzova týmo ho přivedl především jeho zájem o výzkum toho, jak hormony ovlivňují dýchání a srdeční činnost na úrovni molekul.

 

obr: Brian Kobilka přijímá blahopřání k Nobelově ceně za chemii

 

 

Začal lov na geny, které mají na svědomí komunikaci mezi buňkou a okolím i mezi buňkami navzájem. To umožnilo odhalovat i strukturu různých receptorů. Výzkum postupoval pomalu, ale výsledek byl šokující: receptor, který v buňkách oka reaguje na světlo je skoro stejný jako ten, který reaguje na přítomnost adrenalinu.

"To byl moment, kdy se nám rozbřesklo," řekl později Kobilka v rozhovoru pro prestižní vědecký časopis Nature. "Panebože, oni mají úplně jiné funkce a přesto vypadají všechny skoro stejně! Je to celá rodina!"

Další výzkum ukázal, že v lidském organismu jsou tisíce genů odpovídajících za vznik buněčných receptorů. Jedna velká skupina receptorů se stará o reakce buněk na hormony, další na smyslové vjemy (jsou ve zrakových, chuťových a čichových buňkách). Po účelu dalších vědci teprve pátrají.

Už teď je ale jisté, že právě receptory, jejichž tajemství Lefkowitz a Kobilka odhalili, se starají o udržení křehké rovnováhy v organismu i za to, že vůbec jsme schopni vnímat a reagovat na okolní svět.

Jan A. Novák

Psáno pro Hospodářské noviny

obr: Receptory jsou složité struktury zabudované do buněčné membrány, které představují jakésy "smysly" buňky

 

 

You have no rights to post comments