Ar ląstelių tyrimai verti Nobelio chemijos premijos?

Šių mokslininkų atradimus sutiko pakomentuoti Vilniaus universiteto Gamtos mokslų fakulteto Biochemijos ir biofizikos katedros profesorius Jurgis Kadziauskas.

– Už kokius darbus ir nuopelnus R.Lefkowitzui bei B.Kobilkai skirta Nobelio chemijos premija?

– Pradėkime nuo to, kad mes iš aplinkos visą laiką gauname įvairiausius signalus. Tai gali būti šviesa, kvapai, įvairaus skonio medžiagos. Organizmo viduje taip pat sklinda įvairūs signalai, pavyzdžiui, atitinkamos ląstelės išskiria hormonus, kurie valdo medžiagų apykaitą.

Mūsų organizmas turi milijardus ląstelių atliekančių įvairias funkcijas, vienose sintetinamos ir skaidomos medžiagos, nervinės ląstelės perduoda nervinius impulsus, raumenų ląstelės atsakingos už judėjimą. Visų jų veikla turi būti koordinuota, vienos veikla turi būti suderinta su kitos, jos visos turi veikti kaip geras šveicariškas laikrodis.

Dauguma signalo molekulių, tokių kaip hormonai, kvapai ir kitos medžiagos, nepraeina pro membraną, kuri gaubia kiekvieną ląstelę. Kad ląstelė priimtų išorės informaciją, jos membranoje turi būti tam tikri informacijos priėmėjai – receptoriai, kurie priimtų tuos signalus ir perduotų į ląstelės vidų. Tai yra įsiterpę į membraną baltymai. Jie prisijungia signalo molekulę vienoje membranos pusėje ir signalas perduodamas į kitą membranos pusę. Tokių baltymų tyrimas labai svarbus nustatant signalo perdavimo kelius.

Amerikiečių mokslininkai R.Lefkowitzas ir B.Kobilka jau kelis dešimtmečius tiria baltymus – receptorius, kurie viduje ląstelės susijungia su taip vadinamais G baltymais. Jie pastebėjo, kad įvairios signalo molekulės susijungia su skirtingais receptoriais, tačiau visi šie baltymai turi būdingą savybę, jų molekulė septynis kartus pereina skersai membranos.

Kaip veikia ši sistema? Tarkime, einate vakare ir jus išgąsdina. Jums pradeda greičiau plakti širdis, pagreitėja medžiagų apykaita, padidėja ląstelėje energetinių medžiagų. Kaip tai įvyksta? Kai išsigąstate išsiskiria hormonas adrenalinas. Jis su krauju patenka prie raumenų ląstelių membranų esančių receptorių ir prisijungia prie jų. Tada aktyvinami G baltymai, „baimės“ signalas perduodamas viduje ląstelės esantiems fermentams, kurie katalizuoja tam tikras reakcijas, pagreitėja medžiagų apykaita ir jūs dažniausiai bėgate.

R.Lefkowitzas ir B.Kobilka gavo Nobelio premiją už su G baltymais surištų receptorių tyrimus. R.Lefkowitzas buvo vienas pirmųjų, nustačiusių, kad apskritai tokie receptoriai egzistuoja. Jie aptiko receptorių buvimą membranoje, nustatė genus, kurie koduoja atitinkamus baltymus, nustatė baltymų tikslias struktūras, paaiškino kaip šie receptoriai veikia.

– Kokią praktinę reikšmę tai turi mokslui ar žmonėms?

– Pirma – tai yra įdomus teorinis klausimas: jie išaiškino, kaip veikia receptorius, kokia jo struktūra, koks veikimo mechanizmas, kaip jis sąveikauja su G baltymais, kaip perduodamas signalas...

Antra – yra labai daug vaistų, kurie veikia per receptorius. Kai mes žinome baltymo struktūrą ir jo veikimą, galime sintetinti chemines medžiagas, kurios veiktų atrankiai vieną ar kitą receptorių.

Skiriant Nobelio premiją visada pabrėžiamas praktinis atradimo vaidmuo. Tai šiuo atveju svarbiausias dalykas yra susijęs su vaistais, kurie gali blokuoti įvairiausius receptorius. Kai žinai tiksliai, kur ir kaip vaistas veikia gali sumažinti pašalinį cheminės medžiagos poveikį, surasti individualią medžiagą ir nustatyti kaip ji turi veikti.

– Minėjote, kad tyrimai vyko daugiau nei prieš 40 metų. Kodėl premija skirta tik dabar?

– Dažniausiai Nobelio premija skiriama tiktai kai gauti rezultatai yra patvirtinami daugelyje mokslinių laboratorijų ir moksliniai rezultatai nekelia abejonių. Matomai svarbų vaidmenį suvaidino ir tai, kad 2011 metais buvo nustatyta detali vieno iš receptoriaus struktūra ir buvo parodyta, kaip jis veikia – kaip prisijungia prie G baltymo, kaip kinta receptoriaus struktūra. 

– Ar dabar galima tikėtis kažkokių pokyčių, tarkime, kokybiškesnių vaistų?

– Mokslinių tyrimų procesas yra labai lėtas, juo labiau – jų rezultatų įdiegimas. Veikiausiai, greitų rezultatų tikėtis sunku.

Paprastai nustačius pagrindinius veikimo principus, vėliau vyksta „gražinimas“, naujos informacijos rinkimas, papildymas. Šio mokslinio darbo metu buvo sukurti nauji tyrimo metodai, principai, bus panaudoti kitų receptorių struktūros ir veikimo išaiškinimui. Prognozuoti, kada šie tyrimai duos realius vaisius, pavyzdžiui, medicinoje yra gana sunku.

– Susidaro įspūdis, kad jų tyrimai labiau susiję su medicina. Kodėl jiems skirta chemijos premija?

– Šie moksliniai pasiekimai – struktūrų tyrimas, veikimo mechanizmų nustatymas – tai yra biochemijos, chemijos, kristalografijos mokslų tyrimo sritis. Medicina gali sėkmingai panaudoti šiuos naujausius atradimus.