"Нобель" 2021. Тактильность рождается в ионных каналах

Американские физиологи Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян объяснили механизм тактильных ощущений вплоть до молекулярного уровня. Фото Reuters

Нобелевскую премию по физиологии и медицине жюри из Каролинского института в Стокгольме присудили двум исследователям из Калифорнии. Самой престижной научной наградой были отмечены работы в области так называемых протеиновых каналов. Эти каналы образуются из белков, встроенных в мембраны (оболочки) чувствительных нервных клеток, отвечающих на различные импульсы, поступающие из среды – внешней и внутренней. По этим каналам при раздражении в клетки устремляются ионы кальция. Именно с этого начинается генерация нервного импульса, поступающего затем в мозг, меняя тем самым поведение человека и животных.

Первым, судя по датам публикаций, о проблеме генерации чувствительных сигналов задумался уроженец Нью-Йорка Дэвид Джулиус. Эстафету перенял Ардем Патапутян, родившийся в Бейруте. В официальном пресс-релизе упоминаются Дж. Эрлангер и Х. Гассер, удостоенные премии еще в 1944 году за открытие разных типов чувствительных волокон, идущих в мозг. А вообще за различные белковые рецепторы, то есть молекулы, которые улавливают разнообразные внешние по отношению к клетке сигналы, было присуждено начиная с 1994 года семь высших и престижнейших научных премий.

Джулиус работал в Калифорнийском университете Сан-Франциско, а точнее его северного пригорода Беркли. По старинке он перебирал роли и функции различных генов. Для этого он создал целую библиотеку из последовательностей ДНК, роль которых затем выяснял с помощью капсаицина – того самого вещества, которое придает жгучий вкус перцу чили. Название вещества (метил-ваниллил-амида) – от латинского capsa со значением коробка, ящик (за форму исходных плодов), или греческого КАПТО – глотать.

Для Джулиуса, выделившего ген, белок которого максимально реагировал на капсаицин всплеском мембранного потенциала, важнее было упоминание ванили. Так родилось название TRPV, то есть белкового рецептора. Открытие его ионного канала, по которому в чувствительный нейрон поступают возбуждающие катионы кальция, способствует генерации преходящего потенциала. Именно этот потенциал сигнализирует нам о том, что мы схватились за что-то горячее или очень холодное, вызывая ощущение боли.

Перебравшийся за океан из охваченного гражданской войной Бейрута Ардем Патапутян оказался в Лос-Анджелесе. Там он защитил диссертацию в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, одном из районов «города Ангелов». Можно напомнить, что в том же Калтеке работал после получения Нобелевской премии в 1933 году за хромосомную теорию наследственности Томас Морган. Его теория постулировала, что гены локализованы в хромосомах.

Патапутян взял на вооружение новый для того времени метод РНК-интерференции, за открытие которой Нобелевская премия была присуждена в 2006 году. Суть метода в том, что исследователь может выявлять роль гена, выключая его с помощью интерферирующей РНК. В распоряжении ливанца оказались 72 выделенных им гена. Среди них были обнаружены «пьезо»-ген 1 и 2 (от греч. ПIEZO нажим, давление).

Белковые рецепторы TRPV, TRPM (реагирующий на ментол) и два PIEZO регулируют самые разные ощущения, испытываемые нами, причем не только температурные и тактильные, то есть реакцию на прикосновения и ласку. Они регулируют артериальное давление и реакцию эритроцитов крови, а также иммунных клеток. Последние постоянно покидают кровяное и лимфатическое русло, выходя из сосудов и испытывая при этом на себе давление эндотелиальных клеток, выстилающих сосуды изнутри. В общем, работы у «награжденных» рецепторов в организме очень много. Так что награда учеными вполне заслужена, хотя и является седьмой премией за рецепторы.

Джулиус родился в 1955 году в Нью-Йорке, затем перебрался в Калифорнию, где защитился в 1984 году в Беркли. Активный исследователь был рекрутирован Калифорнийским университетом Сан-Франциско в 1989 году, и его первая статья о рецепторе капсаицина появилась в журнале Nature еще в 1997 году. Сейчас он – профессор в этом университете.

Патапутян после побега из Бейрута работал над диссертацией в Калифорнийском университете Сан-Франциско и с 2000-го работает в Исследовательском институте калифорнийской Ла-Джоллы, что рядом с Сан-Диего.

Присуждение премии ученым, открывшим новую страницу в исследовании природы и функции рецепторов, в том числе болевых, вполне оправдано на фоне бушующего в тех же США, Европе и Японии (о Китае информации нет) опиоидного кризиса. Яркий пример – судебный иск, поданный в день присуждения нобелевской награды в суд Кливленда, штат Огайо. Истцы двух округов этого штата выступили против фармацевтических сетей и врачей, которые выдали столько рецептов на опиоиды, что на каждого жителя приходится по 400 таблеток. В то же время возможности криоэлектронной микроскопии с атомным разрешением позволяет надеяться, что вскоре будут созданы «малые молекулы», блокирующие болевые рецепторы, но не вызывающие пагубной зависимости.