Кому и за что дали Нобелевские премии по естестественным наукам в 2021 году
Ежегодная нобелевская страда — независимо от того, насколько предсказуемым или, наоборот, странным и даже скандальным оказывается очередной выбор лауреатов, — помимо всего прочего служит своего рода индикатором текущего состояния большой мировой науки. Выбор лауреатов показывает, какие темы и направления представляются в ней в данный момент наиболее актуальными, какие достижения — наиболее ценными, насколько велико время, требующееся научному сообществу, чтобы осознать важность той или иной работы. Премии этого года не стали исключением
Нобелевская премия в области физиологии и медицины присуждена американским ученым Дэвиду Джулиусу и Ардему Патапутяну «за открытие ими рецепторов температуры и прикосновения». Здесь нужно сразу сделать одну оговорку: словом «рецептор» в современной биологии называются и сенсорные клетки (и даже многоклеточные образования), и чувствительные отростки таких клеток, и конкретные молекулы, которые непосредственно воспринимают тот или иной сигнал. Клетки и клеточные окончания, обеспечивающие механическую и температурную чувствительность, были идентифицированы и описаны еще в XIX веке. Но до самого рубежа прошлого и нашего века было неясно, какими именно молекулярными механизмами это обеспечивается и как именно тепловое или механическое воздействие преобразуется в нервный сигнал.
Заслуга нынешних лауреатов именно в том, что они закрыли этот пробел в знаниях, определив конкретные белки, обеспечивающие эти виды чувствительности. Как и ожидалось, это оказались ионные каналы — белки (точнее, комплексы из нескольких одинаковых белковых молекул), пронизывающие насквозь мембраны чувствительных клеток и способные пропускать или не пропускать внутрь некоторые ионы (прежде всего натрия и кальция, а также некоторые органические молекулы).
Температурную рецепцию обеспечивает целое семейство таких белков: Джулиус в 1997–2003 годах открыл первые три, а сейчас благодаря усилиям команд Джулиуса, Патапутяна и других исследователей известно почти три десятка. Разные белки реагируют на разные диапазоны температур. В норме образуемые ими каналы закрыты, но, если их нагреть (или, если речь идет о рецепторах холода, охладить), связи между разными частями белковой молекулы перестраиваются, молекула меняет свою форму, и канал открывается. Такое же действие оказывают на них некоторые вещества: на «горячие» рецепторы — капсаицин (вещество, придающее перцу жгучесть), а на «холодные» — ментол. Ну, а как поток ионов натрия внутри клетки трансформируется в нервный импульс, физиологам известно еще с 1950-х годов. Открытые Патапутяном два белка-рецептора механического воздействия работают примерно так же, только там к изменению формы молекул и открытию канала приводит просто деформация клеточной мембраны по соседству с рецептором.