זריקת אדרנלין למדע: שני חוקרים בתחום התקשורת הבין תאית זכו בפרס נובל לכימיה לשנת 2012

פרופ’ רוברט לבקוביץ’ ופרופ’ בריאן קובילקה מארה”ב חקרו את הקולטנים המצומדים לחלבון G, הנמצאים על דופן התא אחראים על קבלת אותו חיצוניים כמו למשל הורמון האדרנלין

פרס הנובל לכימיה לשנת 2012 הוענק במשותף לרוברט לפקוביץ (Robert J. Lefkowitz) מהמכון לרפואה ע”ש הווארד יוז וביה”ס לרפואה של אוניברסיטת דיוק מצפון קרוליינה, ולבריאן קובילקה (Brian K. Kobilka), מביה”ס לרפואה של אוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה שני מדענים מארה”ב, עבור מחקרם על קולטנים מצומדים לחלבון G.
קולטנים מצומדים לחלבון G הם קולטנים השייכים למשפחת חלבונים טרנסממברנליים (חלבונים חוצי ממברנה) גדולה, המגורים על ידי מולקולות מחוץ לתא. הגירוי גורם לשרשרת ריאקציות כימיות בתוך התא שמופעלות על ידי הקולטן. בסופו של דבר, התהליך גורם לתגובה תאית הקרויה מסלול מעבר אותות. קולטנים המצומדים לחלבון G נמצאים אך ורק בתאים אאוקריוטים, הכוללים שמרים, צמחים ובעלי חיים. הליגנדים הנקשרים לקולטנים ומפעילים אותם יכולים להיות מרכיבים רגישים לאור, ריחות, פרומונים, הורמונים, נוירוטרנסמיטרים וכו’. הליגנדים יכולים להיות שונים בגודלם – ממולקולות קטנות מאוד ועד פוליפפטידים גדולים. קולטנים המצומדים לחלבון G הם מטרה של תרופות מודרניות רבות בשל מעורבותם במחלות רבות.

קולטנים חכמים על דופן התא
הגוף שלנו הוא מערכת מכווננת היטב של אינטראקציות בין מיליארדי תאים. כל תא מכיל קולטנים קטנים המאפשרים לו לחוש את סביבתו, כך שיוכל להתאים את עצמו למצבים חדשים. רוברט לבקוביץ’ ובריאן קובילקה זכו בפרס נובל לכימיה לשנת 2012 על תגליותיהם פרוצי הדרך החושפים את העבודה הפנימית של משפחה חשובה של קולטנים כאלה – G-protein–coupled receptors.

במשך זמן רב עדיין נותרה על כנה החידה כיצד התאים חשים את סביבתם. המדענים ידעו כי הורמונים כגון אדרנלין הם בעלי השפעה חזקה: הם מעלים את לחץ הדם ואת קצב פעימות הלב. המדענים חשדו שפני השטח של התא מכילים כמה סוגים של קולטנים להורמונים, אך מה הקולטנים הללו מכילים וכיצד הם יכולים לעבוד, נשאר חידה במשך מרבית המאה ה-20.
לבקוביץ’ החל להשתמש ברדיואקטיביות ב-1968 כדי לעקוב אחר חיישני התאים. הוא קשר איזוטופים של יוד למספר הורמונים והודות לקרינה הוא הצליח לחשוף כמה קולטנים, ביניהם הקולטן לאדרנלין: β-adrenergic receptor הצוות בראשותו הוציא את הקולטן ממחבואו בדופן התא וצמבר הבנה ראשונית כיצד הוא פועל.
.

הצוות השיג את הצעד הבא במהלך שנות השמונים. החוקר החדש בקבוצה, קובילקה קיבל על עצמו את האתגר לבודד את הגן המקודד את קולטן β-adrenergic receptor, מהגנום האנושי העצום, הוא פיתח גישה שיאפשר לו להשיג את המטרה. כאשר החוקרים ניתחו את הגן, הם גילו כי הקולטן דומה מאוד לקולטן הלוכד אור בעין. הם הבינו כי מדובר במשפחה של קולטנים הנראית ומתפקדת באורח דומה.

כיום זו משפחה מוכרת של קולטנים המכונה קולטנים מצומדים לחלבון G. כאלף גנים כבר קודדו עבור קולטנים אלו, לדוגמה הקולטנים החשים את האור, הטעם, הריח, האדרנלין, היסטמין, דומפין וסרוטנין. כמחצית מהתרופות  משיגות את ההשפעה שלהם באמצעות קולטנים מצומדים לחלבון G.

מחקריהם של לבקוביץ’ וקובילקה חיוניים להבנה כיצד הקולטנים המצומדים לחלבון G מתפקדים. יתרה מכך, בשנת 2011, קובילקה השיג פריצת דרך חדשה: הוא ואנשי צוותו לכדו תמונה של קולטן β-adrenergic receptor  כאשר הוא מופעל באמצעות ההורמון ושולח אותות לתוך התא. התמונה עצמה היא יצירת מופת מולקולרית, תוצאה של עשרות שנות מחקר.