http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=194e3355-3844-4ac2-b599-27296445a348&print=1© 2024 Российская академия наук
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. ПавловаМ.А. Островский