Цьогорічну Нобелівську премію з фізіології та медицини присудили Девіду Джуліусу та Ардему Патапутяну – науковцям, які незалежно один від одного виявили ключові механізми відчуття людиною тепла, холоду, дотику і рухів власного тіла.
Доктор Джуліус, професор фізіології Каліфорнійського університету у Сан-Франциско, використав ключовий інгредієнт гострого перцю чилі, щоб ідентифікувати білок у нервових клітинах, який реагує на неприємно високі температури. А доктор Патапутян, молекулярний біолог з Дослідницького інституту імені Елен Скрипс у Ла-Хої (Каліфорнія), очолив команду, яка, торкаючись клітин крихітною піпеткою, виявила рецептор, який реагує на тиск, дотик і положення окремих частин тіла.
Біль і тиск стали одними з останніх сенсорних систем, молекулярна основа яких залишалась недослідженою. У 2004 р. Нобелівською премією з фізіології та медицини нагородили дослідження, яке роз’яснило принципи відчуття запаху. А ще у 1967 р. найпрестижнішу наукову нагороду вручили за аналіз механізмів зору.
Але, на відміну від запаху і зору, відчуття болю та дотику не локалізоване у конкретній частині тіла, тож учені тривалий час не знали, які саме молекули потрібно шукати. «Це остання фундаментальна сенсорна система, яка піддалася молекулярному аналізу», – сказав доктор Джуліус на онлайн-брифінгу в понеділок.
Найскладнішим у дослідженні Джуліуса було прочесати бібліотеку із мільйонів фрагментів ДНК, які кодують різні білки у сенсорних нейронах, щоб виявити той, який реагує на капсаїцин, – активний компонент червоного перцю чилі, який викликає пекучі відчуття при контакті з тканинами. Вчений послідовно вводив ці гени в клітини, які зазвичай не реагують на капсаїцин, поки йому вдалося виявити той, який змусив їх реагувати.
У такий спосіб вдалося виявити рецептор TRPV1 – канал на поверхні клітини, який активував капсаїцин. Вчений знав, що цей молекулярний механізм мав виникнути для ширшого спектра стимулів, окрім рідкісних випадків активації капсаїцином. Дослідження його функцій показало, що він реагував ще й на тепло, а також на дію кислоти.
У пошуках молекулярної основи дотику доктору Патапутяну теж довелося проаналізувати широку вибірку різних генів. Разом зі співробітниками він послідовно вимикав гени у клітинах, поки йому вдалося виявити той, чиє «відімкнення» робило клітини нечутливими до доторків крихітної піпетки.
Молекулярний канал, який є невід’ємною частиною відчуття дотику, назвали Piezo1, що в перекладі з грецької означає «тиск». Разом з аналогічним каналом, який описали у статті 2010 р., він регулює функції організму, пов’язані з розтягненням тканин, розповів др. Вальтер Корошец, директор Інституту неврологічних розладів і інсульту Національного інституту здоров’я США, що фінансував дослідження Джуліуса і Патапутяна. Це, зокрема, функції кровоносних судин, дихання і чутливості до наповнення сечового міхура.
Ардем Патапунян, за походженням вірменин, народився і виріс в Лівані в роки громадянської війни. У 1986 р. у віці 18 років разом з братом перебрався у Сполучені Штати. Щоб дозволити собі навчатися в коледжі, йому потрібно було працювати: у ці роки він, зокрема, розносив піцу та складав щотижневі гороскопи для однієї з вірменських газет. Патапутян спершу мріяв стати медиком, але щоб отримати рекомендацію для вступу у медичну школу, він приєднався до дослідницької лабораторії. «Там я закохався у фундаментальні дослідження. Це змінило напрям моєї кар’єри», – розповідає цьогорічний лауреат Нобелівської премії.
Вивчення дотику і болю привернуло його увагу передусім тому, що ці сенсорні системи залишались малодослідженими. За його словами, «коли ви поринаєте у маловивчену сферу, це прекрасна можливість зробити у ній відкриття».
Девід Джуліус виріс на Брайтон-Біч в Брукліні (Нью-Йорк). Кар’єру у науці почав розглядати з того моменту, коли бейсболіст у команді середньої школи, який згодом став учителем фізики, почав пояснювати, як розрахувати траєкторію польоту м’яча. «Він був тією людиною, яка змусила мене подумати: “Може, мені варто зайнятися наукою?”» – згадує він.
Навчаючись в Університеті Каліфорнії в Берклі, а згодом в Колумбійському університеті, він вивчав вплив галюциногенних грибів та ЛСД на людський організм, але в ширшому сенсі його цікавило те, як природні речовини взаємодіють з людськими рецепторами. «Жодна інша сенсорна система не має більшого значення для виживання, ніж біль», – каже Джуліус. У своїй лабораторії він досліджував цілу низку неприємних субстанцій: отруту змій і павуків, каспаїцин з перцю чилі, а також хімічні речовини, які надають хрону і васабі їхнього гострого смаку.
Минулорічними лауреатами Нобелівської премії у галузі фізіології та медицини стали Харві Альтер, Майкл Хоутон і Чарльз Райс, які зробили вирішальний внесок у боротьбу з гепатитом С.
Benjamin Mueller, Marc Santora, Cora Engelbrecht
Nobel Prize Awarded for Research About Temperature and Touch
NYT, 4/10/2021
Зреферував Є. Л.
04.10.2021