В среду Шведская королевская академия наук объявила лауреатов Нобелевской премии по химии. Приз присужден американским ученым Роберту Лефковицу (Robert J. Lefkowitz) и Брайану Кобилке (Brian K. Kobilka) за исследование протеинов и рецепторов передачи импульсов.
Исследования Лефковица и Кобилки имеют решающее значение для понимания того, как функционируют рецепторы G-белков
Ученым удалось установить, как различные группы рецепторов реагируют на изменения окружающей среды, ввод лекарственных средств и другие стимулы. Ранее было неизвестно, из чего состоят рецепторы и каков принцип их работы.
«Исследования Лефковица и Кобилки имеют решающее значение для понимания того, как функционируют рецепторы G-белков. Кроме того, в 2011 году Кобилка совершил другой прорыв, изучив со своей командой частицу β-адренергических рецепторов в тот момент, когда она активируется в гормонах и посылает сигнал в клетки», – сообщается на сайте Нобелевского комитета.
Лефковиц и Кобилка изучали серпентины – клеточные рецепторы (GPCR-рецепторы) и их взаимодействие с так называемыми G-белками, которые являются «посредниками» в передаче различных внутриклеточных сигналов.
Роберт Лефковиц представляет Медицинский институт Говарда Хьюза в штате Северная Каролина, Брайан Кобилка – ученый из медицинской школы Стэндфордского университета штата Калифорния.
G-белок и GPCR-рецепторы являются важным классом рецепторов, которые функционируют в организме человека, рассказал газете ВЗГЛЯД ведущий научный сотрудник лаборатории биомолекулярной ямр-спектроскопии Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН, доктор химических наук, профессор Владимир Чупин.
«Они относятся к группе мембранных белков, это самая крупная группа, на данный момент в организме человека проинспектировано более 800 штук. Они играют очень важную роль в функционировании клетки, принимают снаружи сигнал, передают его внутрь клетки. Для того чтобы развился внутриклеточный ответ и клетка среагировала, в частности, если говорить о рецепторах данного класса, нужен адреналин и норадреналин», – объяснил Чупин.
Мы ожидали уже несколько лет, что кто-то из тех, кто занимается этими белками и рецепторами, может стать лауреатом премии
Изучение клеточных рецепторов и их взаимодействия с белками важно и с прикладной точки зрения.
«Порядка 40 и даже больше лекарственных препаратов действуют именно на рецепторы данного класса, на G-белок и GPCR-рецепторы», – отметил профессор.
Он сообщил, что работа в группе Кобилки шла около 25–30 лет.
«Они определили структуру β-адренергических рецепторов. Это была первая структура искусственно синтезированного мембранного рецептора, которая была определена методами рентгеновской кристаллографии. Это был большой прорыв на момент публикации в 2007 году», – рассказал Чупин.
«Кстати, именно структуру определял наш бывший соотечественник Вадим Черезов. Эта публикация вошла в число десяти лучших открытий за 2007 год, по мнению журнала Science», – добавил профессор.
По его словам, эта тема важна как для академических институтов, так и для многих крупнейших фармацевтических компаний, которые активно ведут изыскания в этой отрасли, поддерживая академические разработки.
«Такие разработки позволяют не только делать новые лекарства, но и влияют на сокращение пути от разработки лекарства за счет исключения многих химических синтезов, потому что можно сделать компьютерное моделирование, если известна структура, и потом уже говорить химикам, что, возможно, из этого получится лекарство», – пояснил Чупин.
В России ученые тоже занимаются этим направлением.
«В отделе структурной биологии под руководством профессора Александра Арсеньева велись работы при поддержке фармацевтической фирмы Novartis», – сообщил профессор.
То, что премию получили Кобилка и Лефковиц, по словам Владимира Чупина, было немного неожиданно, но, тем не менее, заслуженно, потому что они совершили большое достижение в исследуемой сфере.
«На самом деле трудно судить, потому что предполагаемых кандидатов на премию было больше из области катализа и подобных, т. е. из несколько другой химии. Здесь же произошел прорыв в определении структур рецепторов. Первая структура была определена другими людьми, тоже с помощью рентгеноструктурного анализа в 2000 году, это был зрительный родопсин. А спустя несколько лет были определены еще пять рецепторов. Мы ожидали уже несколько лет, что кто-то из тех, кто занимается этими белками и рецепторами, может стать лауреатом премии. Наиболее серьезные результаты были у двух групп: у Лефковица – Кобилки и у группы Раймонда Стивенса. Они за последние несколько лет сделали четыре структуры. Всего было шесть: одна природная и пять полученных искусственным способом», – отметил профессор.
«У группы Кобилки были не только структуры, были большие исследования по мотогинезу, чтобы выявить, что важно, что нет, как работает, т. е. очень детальная проработка. Авторы, получившие премию, использовали очень комплексный подход и всевозможные методы биотехнологий. Это не совсем химия, это смежное направление, ближе к биохимии или к микробиологии», – подчеркнул Владимир Чупин.
За месяц до оглашения имен победителей Нобелевской премии эксперты Thomson Reuters предположили, что премию по химии получит Луис Брюс из Колумбийского университета (Нью-Йорк) за открытие квантовых точек – коллоидных полупроводниковых нанокристаллов, которые можно использовать как люминофоры и элементы квантового компьютера. Брюс, кстати, в 2008 году совместно с японцем Сумио Идзимой получил за это открытие престижную премию Кавли, считающуюся предвестником Нобелевской.
Другим претендентом на победу, по версии издания, мог быть Акира Фудзисима, президент Токийского университета науки. Он открыл фотокаталитические свойства диоксида титана, «эффект Хонды – Фудзисимы».
Эта работа, сделанная им еще во время работы над кандидатской диссертацией под руководством профессора Кеничи Хонды в 1967 году, уже прошла проверку временем как чрезвычайно практически важная: способность диоксида титана к самоочистке произвела революцию в керамике, изготовлении стекла (самоочищающиеся стекла) и других отраслях промышленности.
На том же принципе основана очистка воздуха диоксидом титана в кондиционерах.
Масатаке Харута из Столичного университета Токио и Грэхэм Хатчингс из Университета Кардиффа могли бы получить Нобелевскую премию за работы по каталитическим свойствам наночастиц золота, сообщает Wikipedia.
Напомним, в 2011 году Нобелевскую премию в номинации «Химия» получил израильский ученый Даниэль Шехтман – за открытие квазикристаллов, которое он сделал еще в 1984 году. Научная работа Шехтмана изменила представление о твердых телах.
Квазикристаллы очень плохо проводят электричество и тепло. Ученые рассматривают различные возможности их практического применения: например, в дизельных двигателях и при производстве сковородок.
Согласно завещанию Альфреда Нобеля, премия по химии может быть разделена не только между двумя лауреатами, но и между тремя.
Ранее – в понедельник и вторник – были объявлены лауреаты по физиологии и медицине, а также физике. В первой номинации победили британский биолог Джон Гердон и японский ученый Синья Яманака. Премия присуждена им за работы по стволовым клеткам и клонированию животных.
Благодаря научным исследованиям Гердона и Яманаки общество по-новому взглянуло на развитие клеток и организмов, сообщалось на сайте Нобелевского комитета. Ученые доказали, что, хотя геном клеток и претерпевает изменения в процессе развития, эти изменения не являются необратимыми.
Нобелевскую премию по физике получили ученые Серж Арош (Serge Haroche) и Дэвид Уайнленд (David J. Wineland) за изучение взаимодействия света с материей и «создание прорывных технологий манипулирования квантовыми системами».
В сообщении Нобелевского комитета говорится, что Арош и Уайнленд создали прорывные технологии манипулирования квантовыми системами. «Нобелевские лауреаты открыли новую эру в экспериментах по квантовой механике, показав, что можно измерять состояния отдельных частиц, не разрушая их (состояния)», – сообщается на сайте комитета.
Нобелевский фонд был создан в 1900 году, его начальный капитал составлял 31 млн шведских крон (около 1,5 млрд в современном эквиваленте).
Премии присуждаются с 1901 года за выдающиеся научные исследования, революционные изобретения и крупный вклад в культуру или развитие общества.
Официальная церемония вручения премий по традиции проходит в Стокгольме и Осло 10 декабря, в день кончины ее основателя – Альфреда Нобеля, шведского изобретателя, промышленника, лингвиста, философа и гуманиста.