Академик М.А. Островский о Нобелевских премиях по медицине и физиологии в 2021 году
06.10.2021
Лауреатами Нобелевской премии по медицине и физиологии в
2021 году стали исследователи из США Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян. Лауреаты выяснили, каким именно
образом возникают нервные импульсы, которые передаются в мозг и благодаря
которым организм ощущает тепло, холод, прикосновение, давление. Здесь важное
слово – «именно». Ибо стало ясно, какие именно молекулярные механизмы
обеспечивают возникновение этих ощущений. За понимание молекулярных механизмов
работы органов чувств за последние пятьдесят с лишним лет была получена уже не
одна Нобелевская премия.
Ощущения, восприятие внешнего мира – эти загадки с древних времён волновали
человечество. Философы античного мира пытались дать ответ. Древнегреческий философ
Эмпедокл (около 490 до н. э.)
первым сказал: «Процесс чувственного восприятия зависит от строения телесных
органов». Понадобилось две с половиной тысячи лет, чтобы строение и механизмы
работы «телесных органов», то есть органов чувств, были поняты, причём поняты
на молекулярном уровне.
Исторически, первый
прорыв в понимании молекулярных механизмов работы органов чувств был сделан в отношении
зрения. Был подробно изучен светочувствительный белок родопсин и было выяснено,
как именно при поглощении кванта света он запускает зрительный акт. За родопсин
Нобелевскую премию получил ещё в 1967 году американский физиолог Джордж Уолд. В
Советском Союзе в 70-х – 80-х годах успешно выполнялся междисциплинарный проект
«Родопсин», организованный вице-президентом Академии Наук, академиком Ю.А.
Овчинниковым. Достижениями проекта стали установление полной аминокислотной
последовательности и топографии молекулы родопсина в биологической мембране
(академик Ю.А. Овчинников), описание фотохимических и конформационных
перестроек родопсина при поглощении им света (академик М.А. Островский),
механизм работы бактериального родопсина (академик В.П. Скулачёв).
Сегодняшний,
очередной прорыв в молекулярной физиологии органов чувств, увенчанный
Нобелевской премией — это молекулярные механизмы ощущения тепла и холода,
осязания, давления, боли. Прорывы в науке, как правило, зависят от появления новых
методов и удачных находок. Для Дэвида Джулиуса и
его коллег из Калифорнийского университета в Сан-Франциско такой находкой стал ген, кодирующий белок ионного
канала, способного реагировать на тепло. Благодаря такому живому термометру – терморецептору
клетка ощущает тепло и холод. На основе этого фундаментального открытия возникла
новая практическая область биологии – термогенетика. Работы по термогенетике
активно ведутся сейчас в Институте биоорганической
химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН. Используя белки-рецепторы
из семейства термочувствительных ионных каналов, стало возможным с помощью теплового воздействия управлять нейронами в
живом организме. А это открывает путь для лечения ряда тяжёлых неврологических
заболеваний. Другой лауреат Нобелевской премии - Ардем Патапутян,
работающий в Институте Скриппса в Калифорния нашёл
ген механочувствительного ионного канала, назвав его Piezo1 от греческого слова
«давление». Затем был открыт второй ген, названный Piezo2, ответственный как за
осязание, так и за «чувства тела» — положения и движения тела в пространстве (проприоцепции).
Механочувствительные ионные каналы регулируют такие ключевые физиологические
процессы как артериальное давление, дыхание, наполнение мочевого пузыря. Трудно
переоценить важность этих фундаментальных открытий в молекулярной физиологии для
медицины.
Физиология
органов чувств – «телесных органов» была и остаётся «горячей точкой»
фундаментальной, биологической науки. Нобелевская премия 2021 года – ещё один,
яркий тому пример.
Академик РАН,
Президент Физиологического общества
имени И.П. Павлова
М.А. Островский