4 октября, в 12:30 по Москве Нобелевская ассамблея при Каролинском институте (Стокгольм, Швеция) объявила имя лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2021 год. Ими стали американские исследователи Дэвид Юлиус (David Julius) и Арден Патапутян (Ardem Patapoutian) «за открытие рецепторов температуры и осязания». В пресс-релизе отмечено: «Лауреаты нынешнего года позволили нам понять, как температура или механическая сила инициируют нервные импульсы, которые позволяют нам воспринимать мир и адаптироваться».
Органы чувств превращают разнородную информацию из внешнего мира в электрические импульсы, которые поступают в мозг. Происходит это, по большей части, благодаря рецепторам. Разные рецепторы преобразуют разные виды внешних стимулов.
Долгое время оставалось загадкой, как температурные и механические стимулы преобразуются в нервные импульсы. Её разгадали нобелевские лауреаты этого года.
Первым свое открытие сделал Дэвид Юлиус в 90-е годы. В этом ему помог перец чили, точнее химическое вещество капсаицин, который придаёт ему жгучесть. Капсаицин, кроме этого, активирует болевые рецепторы. Но как именно, оставалось непонятным.
Юлиус предположил, что за эту чувствительность отвечает один ген. Что его найти, он с коллегами перебрал миллионы фрагментов ДНК, соответствующих генам, которые экспрессируются в сенсорных нейронах, реагирующих на боль, тепло и прикосновение. Отдельные гены из этой коллекции он вводил в клетки, нечувствительные к капсаицину, а затем добавлял к ним „жгучее“ вещество и наблюдал за их реакцией. Так он обнаружил ген, который кодирует белок ионного канала TRPV1. Потом Юлиус проверил чувствительность этого канала к теплу, и оказалось, что он открывается при температуре, которую мы воспринимаем как болевую + 43 градуса Цельсия.
Открытие Юлиуса помогло найти и другие терморецепторы. Спустя несколько лет Юлиус и Патапутян независимо друг от друга нашли рецептор TRPM8, который активируется холодом. Для этого они использовали химическое вещество ментол.
Однако оставалось непонятным, как механические стимулы превращаются в чувство осязания и давления. Ардем Патапутян с коллегами искали рецепторы, которые они открывают. Сначала они обнаружили клетки, которые реагируют, если давить на них микро-пипеткой. Потом выделили 72 предположительных гена, которые могут отвечать за их механочувствительность. По одному Патапутян отключал их в клетках и измерял реакцию. Он проверил 71 ген, прежде чем последний оказался тем самым! 72-й ген открывал ионный канал Piezo1. Затем ученый нашел и второй - похожий на него - канал Piezo2.
Исследования показали, что оба эти канала открываются, если на них давить. Например, когда мы обнимаем друг друга.
Кроме того, Piezo2 выполняет одну важную функцию. Он помогает нам ощущать положение своего тела в пространстве и его движение. Это называется проприорецепция. Дальнейшая работа показала, что каналы Piezo1 и Piezo2 регулируют другие важные физиологические процессы - включая кровяное давление, дыхание и контроль мочевого пузыря.
Знания, которые мы получили благодаря открытию TRPV1, Piezo1 и Piezo2, используют, чтобы разработать методы лечения многих заболеваний, включая хроническую боль.
Дэвид Юлиус (David Julius), 1955 - американский физиолог, профессор Калифорнийского университета в Сан-Франциско, США.
Арден Патапутян (Ardem Patapoutian), 1967 - американский молекулярный биолог и нейробиолог, Медицинский институт Говарда Хьюза, Scripps Research, Калифорния, США.
Источник:
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/