Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище?

Лауреатами Нобелівської премії з хімії 2012 року стали американські вчені Роберт Лефковіц і Брайан Кобилка за «дослідження рецепторів, зв’язаних з G-протеїнами» (GPCR). GPC-рецептори на поверхні спеціалізованих клітин виконують роль структур розпізнавання специфічних сигналів із середовища, що оточу...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Романюк, С.І., Комісаренко, С.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2013
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	Нобеліана — 2012
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/43044
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище? / С.І. Романюк, С.В. Комісаренко // Вісн. НАН України. — 2013. — № 2. — С. 32-37. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-43044
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-430442013-04-15T03:10:34Z Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище? Романюк, С.І. Комісаренко, С.В. Нобеліана — 2012 Лауреатами Нобелівської премії з хімії 2012 року стали американські вчені Роберт Лефковіц і Брайан Кобилка за «дослідження рецепторів, зв’язаних з G-протеїнами» (GPCR). GPC-рецептори на поверхні спеціалізованих клітин виконують роль структур розпізнавання специфічних сигналів із середовища, що оточує клітину. Взаємодією з різноманітними позаклітинними ефекторами: гормонами, нейромедіаторами, біоактивними пептидами, іонами, ліками тощо, ці рецептори контролюють велику кількість надзвичайно важливих для функціонування організму процесів. GPCR — це родина подібних за структурною організацією та функцією рецепторів мембран евкаріотичних клітин, які мають сім трансмембранних доменів і передають усередину клітини сигнал завдяки активації GТР-зв’язаних протеїнів (G-протеїнів). Останні активують каскад внутрішньоклітинних реакцій, наслідком яких є відповідь клітини на подразник (чи певний фізіологічний ефект). Дослідження Р. Лефковіца і Б. Кобилки стали фундаментальним внеском у визначення просторової структури GPC-рецепторів та вивчення механізмів їхнього функціонування. Лауреатами Нобелевской премии по химии 2012 года стали американские ученые Роберт Лефковиц и Брайан Кобылка за «исследования рецепторов, связанных с G-протеинами» (GPCR). GPC-рецепторы на поверхности специализированных клеток выполняют роль структур распознавания специфических сигналов из среды, окружающей клетку. Взаимодействуя с разнообразными внеклеточными эффекторами: гормонами, нейромедиаторами, биоактивными пептидами, ионами, лекарствами и т.п., эти рецепторы контролируют большое количество процессов, крайне важных для функционирования организма. GPCR — это семейство подобных по структурной организации и функции рецепторов эукариотических клеток, которые имеют семь трансмембранных доменов и передают внутрь клетки сигнал благодаря активации GТР-связанных протеинов (G-протеинов). Последние активируют каскад внутриклеточных сигналов, в результате которого происходит ответ клетки на раздражитель (или определенный физиологический эффект). Исследования Р. Лефковица и Б. Кобылки стали фундаментальным вкладом в определение пространственной структуры GPC-рецепторов и в изучение механизмов их функционирования. Nobel Prizes 2012 in Chemistry were awarded to two American scientists — Brian K. Kobilka and Robert J. Lefkowitz for their work on «understanding how G-pro tein-coupled receptors (GPCR) function». GPC-receptors on the cell surface play crucial role in specific signals recognition from the cell surrounding environment. Interacting with various extracellular effecter molecules, as for example: hormones, neurotransmitters, bioactive peptides, ions, drugs etc, they control extremely large quantity of the most vital processes in the organism. GPCR is a family of eukaryotic cell plasma membrane protein receptors, which share common structure (have seven transmembrane domains) and which transmit a specific signal into the cell, due to the activation of GTP-binding proteins (G-proteins). The latter activate a cascade of intracellular signals resulting in cell response to ligand binding to GPCR (or to the specific physiological effect). B. Kobilka and R. Lefkowitz made fundamental contribution into the research of GPCR function and conformational structure. 2013 Article Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище? / С.І. Романюк, С.В. Комісаренко // Вісн. НАН України. — 2013. — № 2. — С. 32-37. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/43044 577.22 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Нобеліана — 2012 Нобеліана — 2012
spellingShingle	Нобеліана — 2012 Нобеліана — 2012 Романюк, С.І. Комісаренко, С.В. Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище? Вісник НАН України
description	Лауреатами Нобелівської премії з хімії 2012 року стали американські вчені Роберт Лефковіц і Брайан Кобилка за «дослідження рецепторів, зв’язаних з G-протеїнами» (GPCR). GPC-рецептори на поверхні спеціалізованих клітин виконують роль структур розпізнавання специфічних сигналів із середовища, що оточує клітину. Взаємодією з різноманітними позаклітинними ефекторами: гормонами, нейромедіаторами, біоактивними пептидами, іонами, ліками тощо, ці рецептори контролюють велику кількість надзвичайно важливих для функціонування організму процесів. GPCR — це родина подібних за структурною організацією та функцією рецепторів мембран евкаріотичних клітин, які мають сім трансмембранних доменів і передають усередину клітини сигнал завдяки активації GТР-зв’язаних протеїнів (G-протеїнів). Останні активують каскад внутрішньоклітинних реакцій, наслідком яких є відповідь клітини на подразник (чи певний фізіологічний ефект). Дослідження Р. Лефковіца і Б. Кобилки стали фундаментальним внеском у визначення просторової структури GPC-рецепторів та вивчення механізмів їхнього функціонування.
format	Article
author	Романюк, С.І. Комісаренко, С.В.
author_facet	Романюк, С.І. Комісаренко, С.В.
author_sort	Романюк, С.І.
title	Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище?
title_short	Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище?
title_full	Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище?
title_fullStr	Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище?
title_full_unstemmed	Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище?
title_sort	навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище?
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Нобеліана — 2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/43044
citation_txt	Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище? / С.І. Романюк, С.В. Комісаренко // Вісн. НАН України. — 2013. — № 2. — С. 32-37. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT romanûksí navíŝopotríbníreceptorníproteíninamembranahklítinaboâkrízníklítiniorganízmusprijmaûtʹnavkolišnêseredoviŝe AT komísarenkosv navíŝopotríbníreceptorníproteíninamembranahklítinaboâkrízníklítiniorganízmusprijmaûtʹnavkolišnêseredoviŝe
first_indexed	2025-07-04T01:24:32Z
last_indexed	2025-07-04T01:24:32Z
_version_	1836677618897780736
fulltext	32 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 2 НОБЕЛІАНА — 2012 Лауреатами Нобелівської премії з хімії 2012 року стали американські вчені Роберт Лефковіц і Брайан Кобилка за «дослідження рецепторів, зв’язаних з G-протеїнами» (GPCR). GPC-рецептори на поверхні спеціалізованих клітин виконують роль структур розпізнавання специфічних сигналів із середовища, що оточує клітину. Взаємодією з різноманітними позаклітинними ефекторами: гормонами, нейромедіато- рами, біоактивними пептидами, іонами, ліками тощо, ці рецептори контролюють велику кількість над- звичайно важливих для функціонування організму процесів. GPCR — це родина подібних за структур- ною організацією та функцією рецепторів мембран евкаріотичних клітин, які мають сім транс- мембранних доменів і передають усередину клітини сигнал завдяки активації GТР-зв’язаних протеїнів (G-протеїнів). Останні активують каскад внутрішньоклітинних реакцій, наслідком яких є відповідь клітини на подразник (чи певний фізіологічний ефект). Дослідження Р. Лефковіца і Б. Кобилки стали фундаментальним внеском у визначення просторової структури GPC-рецепторів та вивчення механіз- мів їхнього функціонування. Ключові слова: G-протеїни, рецептори GPCR, Нобелівська премія, Лефковіц, Кобилка. УДК 577.22 С.І. РОМАНЮК, С.В. КОМІСАРЕНКО Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна Національної академії наук України вул. Леонтовича, 9, Київ, 01601, Україна НАВІЩО ПОТРІБНІ РЕЦЕПТОРНІ ПРОТЕЇНИ НА МЕМБРАНАХ КЛІТИН, АБО ЯК РІЗНІ КЛІТИНИ ОРГАНІЗМУ СПРИЙМАЮТЬ НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ? © С.І. Романюк, С.В. Комісаренко, 2013 Сьогодні найцікавіші та найперспектив- ніші наукові роботи виконуються, як прави- ло, на стику або, правильніше, «на перекрит- тях» традиційних дисциплін, однак Нобе- лівські премії досі присуджують у чітко розмежованих галузях медицини чи фізіо- логії, фізики та хімії. Намагаючись утриму- ватися в цих жорстких рамках, Нобелів- ський комітет усе частіше призначає премію з хімії за досягнення в галузі біохімії, що безпосередньо стосуються фізіології та ме- дицини. Так, 10 жовтня 2012 р. було оголо- шено, що цьогорічну Нобелівську премію з хімії отримали два американські професо- ри — Роберт Лефковіц з Університету Д’юка в Північній Кароліні та Брайан Кобилка зі Стенфордського університету в Каліфорнії — за дослідження рецепторів, зв’язаних з G-про- теїнами (GPCR — G-protein-coupled re cep- tors). Обидва вчені мають медичну освіту, а за відкриття та вивчення самих G-білків у 1994 р. Альфреду Гілману та Мартіну Род- беллу було присуджено Нобелівську премію з фізіології та медицини. Роберт Лефковіц (Robert Lefkowitz) на- родився в 1943 р. у Нью-Йорку в родині єв- рейських емігрантів з Польщі. У 1962 р. він здобув ступінь бакалавра мистецтв у Колум- бійському коледжі при Колумбійському уні- верситеті Нью-Йорка, а в 1966 р. у Коледжі загальної терапії та хірургії при тому ж Уні- верситеті — ступінь доктора медицини (MD). З 1968 по 1970 р. Р. Лефковіц пра цював у сис- темі Національних інститутів здоров’я та в Головному госпіталі Массачусетсу в Бостоні (MGH), у 1973–1976 рр. — в Американській 33ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 2 НОБЕЛІАНА кардіологічній асоціації (American Heart Association). З 1973 р. він співробітник Уні- верситету Д’юка, а з 1976 р. — Медичного ін- ституту Говарда Х’юза. У 2007 р. Р. Лефковіц був удостоєний Національної медалі науки (National Medal of Science), яку вручають за указом президента США, й отримав азіат- ський аналог Нобелівської премії — премію Шоу (Shaw Prize). Брайан Кобилка (Brian Kobilka) народив- ся в 1955 р. у штаті Міннесота в родині з німецько-польським корінням. Він здобув ступінь бакалавра з біології та хімії в Мінне- сотському університеті, потім ступінь докто- ра медицини (MD) на медичному факультеті Єльського університету. Після закінчення ін- тернатури у Вашингтонському університеті працював у лабораторії Р. Лефковіца, а в 1987–2003 рр. — у Медичному інституті Го- варда Х’юза. Нині Б. Кобилка керує лабора- торією в Стенфордському університеті. У 2007 р. журнал «Science» назвав його дослі- дження структури GPCR одним із проривів року. GPC-рецептори — це ціла родина подібних за структурною організацією та функцією ре- цепторів мембран евкаріотичних клітин, які мають сім трансмембранних α-спі ралізованих доменів і які передають усередину відповід- ної клітини сигнал завдяки активації GТР- зв’язаних протеїнів (G-про теїнів), що запус- кають каскад внутрішньоклітинних реакцій, наслідком яких є відповідь клітини на певний подразник (чи певний фізіологічний ефект). GPCR називають іще серпентино вими рецеп- торами, оскільки на схемі перет инання плаз- матичної мембрани клітини GPCR протеїнами розміщення доменів GPCR має «змієподіб- ний» характер. N-кін цевий сегмент рецептора знаходиться на зовнішній стороні плазматич- ної мембрани клітини, а C-кінцевий — зорієн- тований усередину клітини. У геномі людини знайдено близько 800 генів, що кодують різні GPCR. Функція 150 з них залишається неві- домою, решта — розпізнають, тобто специфіч- но взаємодіють з різноманітними лігандами: гормонами, нейромедіаторами, біоактивними пептидами, іонами тощо. Зокрема, ці рецеп- тори реагують на такі біологічно активні ре- човини, як хемокіни, гістамін, серотонін, адреналін, дофамін, опіоїди, канабіноїди, ко- феїн і багато інших. Тисячі одорантних ре- цепторів допомагають ссавцям розпізнавати запахи. Отже, GPCR на поверхні спеціалізо- ваних клітин виконують роль структур роз- пізнавання специфічних сигналів із середо- вища, що оточує клітину. Роберт ЛЕФКОВІЦ (Robert LEFKOWITZ) Брайан КОБИЛКА (Brian KOBILKA) 34 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 2 НОБЕЛІАНА Велика кількість надзвичайно важливих для функціонування організму процесів контролюються GPCR, наприклад, регулю- вання кров’яного тиску та серцебиття, реа- гування на небезпеку, відчуття болю чи ей- форії, сприйняття зорових образів або запа- хів, ембріональний розвиток, навчання і пам’ять тощо. Порушення у функціонуванні GPCR спостерігаються під час багатьох тяжких захворювань, таких як діабет, сліпо- та, алергія, депресія, серцево-судинні де- фекти, деякі форми злоякісного росту. На фармацевтичному ринку від третини до половини всіх ліків становлять препарати, дія яких спрямована на GPCR. Тому дослі- дження структури цих рецепторів і ме- ханізмів передавання ними сигналів у клі- тинах-мішенях важливі для глибшого ро- зуміння причин багатьох захворювань і створення ефективних ліків з мінімальною побічною дією. Вивчення GPC-рецепторів розпочалося ще в XIX ст., точніше в 1870 р., коли німець- кий учений Вільгельм Кюне виявив і виді- лив родопсин — рецептор, що реагує на світ- ло. Подальше дослідження механізму регу- лювання скорочення м’язових клітин під впливом певних речовин дало змогу на по- чатку 70-х років ХХ ст. дійти висновку, що існує деяка рецепторна субстанція, яка реа- гує на позаклітинні молекули і передає сиг- нали всередину клітини. Метою роботи Роберта Лефковіца і став пошук цієї рецепторної субстанції, для чого він використав радіоактивно мічений адре- налін. На той момент про клітинні рецептори було відомо вже досить багато. У 1960-х рр. було виявлено, що дія адреналіну на клітини опосередковується особливим типом протеї- нів — G-протеїнами, які здатні гідролізувати гуанозинтрифосфат (GTP), чим викликають у клітині певні каскади реакцій. Однак як саме це відбувається, залишалося невідо- мим. На початку 70-х років кілька GPC-ре- цепторів було ідентифіковано, проте виділи- ти й дослідити їхню структуру (за винятком родопсину) було неможливо через украй малу їх кількість на клітинах. Після 10 років рутинних експериментів з радіоактивно міченим адреналіном у 1980 р. Р. Лефковіц і його команда запропонували найімовірніший механізм дії адреналінових рецепторів — «теорію трійчастого комплек- су». За цією теорією, з внутрішнього боку мембрани до адренорецептора, що міститься в мембрані клітини, прилягає G-протеїн, який складається з трьох субодиниць — α, β, γ — і зв’язаний з молекулою гуанозиндифосфату (GDP). У разі зв’язування адреналіну з ре- цептором в останньому відбуваються складні конформаційні перебудови, що зумовлюють спочатку міцне приєднання G-протеїну, а по- тім його активацію та відокремлення. Під час активації молекула гуанозиндифосфату (GDP) фосфорилюється, утворюючи молекулу гуа- нозинтрифосфату (GTP), і G-протеїн розпа- дається на дві частини: α-субодиниця–GTP і β-субодиниця–γ-субодиниця, які активують вторинні посередники і викликають каскади реакцій, що змінюють метаболізм клітини. Потім α-субодиниця гідролізує GTP до GDP, деактивується, об’єднується з β-γ-димером, і цілий G-протеїн знову приєднується до адре- налінового рецептора. Для того щоб з’ясувати, як адреналіновий рецептор зв’язується з лігандом, як саме від- бувається активація G-білка, потрібно було одержати рецептор у значній кількості, знай- шовши його ген і клонувавши його. Це дуже складне на той час завдання Р. Лефковіц по- ставив перед Брайаном Кобилкою — молодим співробітником своєї лабораторії. В 1986 р. Б. Кобилка разом з колегами частинами розшифрував амінокислотну послідовність β-ад ренорецептора, по шматочках зібрав ці- лий ген, зміг його клонувати і навчився ви- діляти рецептор у великих кількостях. Виявилося, що адренорецептор складаєть- ся із семи трансмембранних α-спіралей і дуже подібний до родопсину, структуру яко- го було досліджено завдяки роботам кількох лабораторій, зокрема радянських учених під керівництвом академіка Ю.А. Овчиннікова. Це дозволило зробити припущення, що за принципом трійчастого комплексу працю- ють не лише β-адренорецептор і родопсин, а 35ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 2 НОБЕЛІАНА й більша частина інших, відомих на той час, рецепторів. Така гіпотеза згодом підтверди- лася, і стало зрозуміло, що передавання сиг- налів за допомогою GPCR є універсальним механізмом «спілкування» клітин з іншими клітинами та навколишнім середовищем. Надзвичайна гнучкість реагування клітин на зміни навколишнього середовища (зв’я- зування рецептора з лігандом може виклика- ти абсолютно різні реакції) пояснювалась різним субодиничним складом G-протеїнів і різним набором вторинних посередників. Для вивчення механізму роботи GPCR не- обхідно було добути інформацію про їхню просторову структуру за допомогою рентгено- структурного аналізу. Однак тривалий час це не вдавалося зробити, незважаючи на наполе- гливу працю багатьох лабораторій світу, оскіль- ки GPC-рецептори є жиророзчинними і за зви- чайних умов не піддаються кристалізації. У 2000 р. Кржиштоф Пальчевський та його співробітник Тетсуі Окада з Універси- тету Кейс Вестерн Резерв (Case Western Re- serve University) у Клівленді (США) успіш- но здійснили рентгеноструктурний аналіз родопсину [1], однак структуру адренергічно- го рецептора людини Брайану Кобилці та Рею Стівенсу вдалося одержати лише в 2007 р. [2–4]. Вагомий внесок у цю роботу зробив Вадим Черезов із лабораторії Рея Стівенса. Він оптимізував умови для кристалізації ре- цептора в ліпідній кубічній фазі з викорис- танням холестерину. В 2007–2012 рр. у лабо- раторіях Б. Кобилки і Р. Стівенса було ви- значено структури 15 різних GPCR, у тому числі опіоїдних рецепторів, що відкривало можливості для розроблення нових лікар- ських препаратів: знеболювальних засобів, антидепресантів, ліків для боротьби з нарко- залежністю та відчуттям тривоги. Однак мрією Брайана Кобилки було з’ясувати структуру комплексу активованого β-ад ре- норецептора з G-протеїном у момент його активації, щоб мати повне уявлення про ме- ханізм дії цього рецептора. І ось у 2011 р., зав дяки застосуванню методів молекулярної інженерії та стабілізації протеїну антитілами, Б. Кобилці вдалося кристалізувати сигналь- ний комплекс між активованим β-ад ре но- рецептором і G-протеїном, а також у спів- праці з Роджером Сунахара з Мічиганського університету в Анн Арбор визначити струк- туру комплексу, що дало можливість доклад- ніше розглянути процес передавання сигна- лу від рецептора до G-протеїну [5]. Таким чином, завдяки багаторічним зу- силлям Р. Лефковіца, Б. Кобилки та інших учених, людство дізналося про існування унікального сімейства рецепторів, зв’язаних з G-протеїнами, які контролюють більшість життєво важливих процесів в організмі лю- дини і тварин. Структурні дослідження останніх п’яти років розкрили особливості розпізнавання лігандів цими рецепторами та передавання сигналів до G-протеїнів. Од- нак, як завжди буває в науці, визначне від- криття, даючи відповідь на одне питання, порушує низку інших. Ученим іще належить з’ясувати, завдяки яким відмінностям у бу- дові цих рецепторів вони здатні розпізнава- ти різні ліганди, якими є особливості сиг- нальних каскадів від різних типів лігандів, яке значення має димеризація цих рецепто- рів тощо. Тому до GPCR нині прикута увага багатьох дослідників у всьому світі. Лабораторія Брайана Кобилки вивчає фізіо- логічну роль і механізм дії різних типів адре- нергічних рецепторів з використанням ліній нокаутних мишей, позбавлених певного рецеп- тора внаслідок штучного видалення відповід- ного гена, що кодує той чи інший тип рецепто- ра. Одержані дані можуть бути корисними, зо- крема для розроблення нових підходів у лікуванні серцевої недостатності в людини. Лабораторія Роберта Лефковіца вивчає меха- нізми зміни функціонування рецепторів під впливом лігандів, з якими вони взаємодіють (гормонів, ліків тощо), тобто природу явища десенсибілізації рецепторів, яке зумовлює стій- кість до дії медичних препаратів або знижен- ня їхньої ефективності з часом. Р. Лефковіц зі співробітниками відкрили низку протеїнів, що спричинюють десенсибілізацію рецепторів: по-перше, це кінази рецепторів, зв’язаних з G-протеїнами (GRKs) [6], які фосфорилюють активовані рецептори, змінюючи тим самим 36 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 2 НОБЕЛІАНА їхню структуру; по-друге — арестини, що зв’я- зують фосфорильовані рецептори, перешко- джаючи їх нормальному функціонуванню [7]. Виявилося, що ці протеїни не лише зумовлю- ють десенсибілізацію рецепторів (GPCR), а й виконують функції сигнальних протеїнів, за- пускаючи каскад реакцій під час блокування активації G-протеїну рецептором. Значення цього каскаду ще маловідоме й потребує по- дальших досліджень. Розуміння механізму дії арестинів і GRKs може сприяти розробленню нових ліків і но- вих методів лікування захворювань людини. Сьогодні для терапії серцево-судинних за- хворювань найчастіше використовують бло- катори двох типів GPCR: β-адренергічних та ангіотензинових рецепторів, які запобіга- ють небезпечній гіперстимуляції цих рецеп- торів і виникненню внаслідок цього гіперто- нії, стенокардії або серцевої недостатності. Однак такі блокатори повністю гальмують активність рецепторів, що спричинює неба- жані побічні ефекти. Натомість запуск кас- каду арестинів дає змогу досягти більш гнучкої регуляції їхньої активності. Відкриття, відзначені цього року Нобе- лівськими преміями з хімії, а також з фізіо- логії та медицини, можливо, вже в недалеко- му майбутньому приведуть до появи меди- цини нового покоління, коли безпечні ліки добиратимуть для кожного конкретного па- цієнта після тестувань на клітинних моде- лях, одержаних з індукованих плюрипотент- них стовбурових клітин (iPSC), та згідно з генетичною інформацією про його GPCR. Результати досліджень нобелівських лауре- атів дають надію на те, що багато невиліков- них на сьогодні захворювань буде пере- можено, і, хто знає, можливо, давня мрія людства про вічну молодість і безсмертя ви- явиться не такою вже й нездійсненною. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Palczewski K., Kumasaka T., Hori T. et al. Crystal struc- ture of rhodopsin: a G protein-coupled receptor // Sci- ence. — 2000. — V. 289, N 5480. — P. 739–745. 2. Rasmussen S.G., Choi H.J., Rosenbaum D.M. et al. Crystal structure of the human β2 adrenergic G-pro- tein-coupled receptor // Nature. — 2007. — V. 450, N 7168. — P. 383–387. 3. Rosenbaum D.M., Cherezov V., Hanson M.A. et al. GPCR engineering yields high-resolution structural insights into β2-adrenergic receptor function // Sci- ence. — 2007. — V. 318, N 5854. — P. 1266–1273. 4. Cherezov V., Rosenbaum D.M., Hanson M.A. et al. High-resolution crystal structure of an engineered human β2-adrenergic G protein-coupled receptor // Science. — 2007. — V. 318, N 5854. — P. 1258–1265. 5. Rasmussen S.G.F., DeVree B.T., Zou Y. et al. Crystal struc- ture of the β2 adrenergic receptor — Gs protein complex // Nature. — 2011. — V. 477, N 7366. — P. 549–555. 6. Premont R.T., Koch W.J., Inglese J., Lefkowitz R.J. Identifi- cation, purification, and characterization of GRK5, a mem- ber of the family of G protein-coupled receptor kinases // J. Biol. Chem. — 1994. — V. 269, N 9. — P. 6832–6841. 7. Benovic J.L., Kühn H., Weyand I. et al. Functional desen- sitization of the isolated beta-adrenergic receptor by the beta-adrenergic receptor kinase: potential role of an ana- log of the retinal protein arrestin (48-kDa protein) // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1987. — V. 84, N 24. — P. 8879–8882. Стаття надійшла 26.11.2012 р. С.И. Романюк, С.В. Комиссаренко Институт биохимии им. А.В. Палладина Национальной академии наук Украины ул. Леонтовича, 9, Киев, 01601, Украина ЗАЧЕМ НУЖНЫ РЕЦЕПТОРНЫЕ ПРОТЕИНЫ НА МЕМБРАНАХ КЛЕТОК, ИЛИ КАК РАЗНЫЕ КЛЕТКИ ОРГАНИЗМА ВОСПРИНИМАЮТ ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ? Лауреатами Нобелевской премии по химии 2012 го - да стали американские ученые Роберт Лефковиц и Брайан Кобылка за «исследования рецепторов, свя- занных с G-протеинами» (GPCR). GPC-рецепторы на поверхности специализированных клеток выполняют роль структур распознавания специфических сигна- лов из среды, окружающей клетку. Взаимодействуя с разнообразными внеклеточными эффекторами: гор- монами, нейромедиаторами, биоактивными пепти- дами, ионами, лекарствами и т.п., эти рецепторы кон- тролируют большое количество процессов, крайне важных для функционирования организма. GPCR — это семейство подобных по структурной организации и функции рецепторов эукариотических клеток, ко- торые имеют семь трансмембранных доменов и пере- дают внутрь клетки сигнал благодаря активации GТР-связанных протеинов (G-протеинов). Послед- ние активируют каскад внутриклеточных сигналов, в ре- зультате которого происходит ответ клетки на раздра- житель (или определенный физиологический эффект). 37ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 2 НОБЕЛІАНА Исследования Р. Лефковица и Б. Кобылки стали фун- даментальным вкладом в определение пространст- венной структуры GPC-рецепторов и в изучение ме- ханизмов их функционирования. Ключевые слова: G-протеины, рецепторы GPCR, Нобелевская премия, Лефковиц, Кобылка. S.I. Romanyuk, S.V. Komisarenko Palladin Institute of Biochemistry of National Academy of Sciences of Ukraine 9 Leontovicha St., Kyiv, 01601, Ukraine RECEPTOR PROTEINS ON CELL MEMBRANE — WHAT ARE THEY FOR, OR HOW DIFFERENT CELLS OF THE ORGANISM PERCEIVE THE ENVIRONMENT? Nobel Prizes 2012 in Chemistry were awarded to two American scientists — Brian K. Kobilka and Robert J. Lefkowitz for their work on «understanding how G-pro tein-coupled receptors (GPCR) function». GPC-re- ceptors on the cell surface play crucial role in specific sig- nals recognition from the cell surrounding environment. Interacting with various extracellular effecter molecules, as for example: hormones, neurotransmitters, bioactive peptides, ions, drugs etc, they control extremely large quantity of the most vital processes in the organism. GPCR is a family of eukaryotic cell plasma membrane protein receptors, which share common structure (have seven transmembrane domains) and which transmit a spe- cific signal into the cell, due to the activation of GTP-bin- ding proteins (G-proteins). The latter activate a cascade of intracellular signals resulting in cell response to ligand binding to GPCR (or to the specific physiological effect). B. Kobilka and R. Lefkowitz made fundamental contribu- tion into the research of GPCR function and conforma- tional structure. Keywords: G-proteins, GPCR, Nobel Prize, Kobilka, Lefkowitz.

Навіщо потрібні рецепторні протеїни на мембранах клітин, або як різні клітини організму сприймають навколишнє середовище?

Institution

Ähnliche Einträge