על מה הוענק פרס נובל לכימיה לשנת 2012?

ועדת נובל של האקדמיה המלכותית השוודית למדעים העניקה את פרס נובל לכימיה לשנת 2012 למדענים האמריקאים רוברט לפקוביץ', פרופסור לפיזיולוגיה מולקולרית ותאית באוניברסיטת סטנפורד, ולבריאן קובילקה, ביוכימאי במכון הווארד, על מחקרם על תפקודם של קולטנים בתאים חיים (קולטנים מצומדים לחלבון G).

במשך זמן רב, נותרה בגדר תעלומה עבור מומחים כיצד תאים יכולים להשיג מידע על סביבתם.

למדענים היו כמה רעיונות בנושא זה. הם האמינו שלתאים יש קולטנים ספציפיים משלהם לכך, אך כיצד הם פועלים לא היה ברור. לדוגמה, להורמון אדרנלין הייתה השפעה משמעותית על לחץ הדם וגרם ללב לפעום מהר יותר. אך מה היה הבסיס לתופעה זו נותר בלתי פתור.

קולטנים מצומדים לחלבוני G הם סוג גדול של חלבוני קרום התא המספקים תקשורת בין כל התאים בגוף. הם מופעלים על ידי תרכובות הנקשרות לקולטנים אלה, כולל הורמונים, פרומונים, נוירוטרנסמיטרים, מולקולות רגישות יתר ומספר גורמים נוספים הנחוצים למהלך התקין של תהליכים פיזיולוגיים. אם הקשר בין קולטנים לחלבוני G מופרע, הדבר מוביל להתפתחות של מחלות רבות.

רוברט לפקוביץ' ובריאן קובילקה הצליחו לגלות את הפעולה הפנימית של האופן שבו קולטנים וחלבוני G פועלים יחד.

מחקרם של המדענים החל בשנת 1968. לפקוביץ תייג הורמונים שונים באיזוטופ רדיואקטיבי של יוד, מה שאפשר לו לזהות מספר קולטנים, כולל הקולטן בטא-אדרנרגי, קולטן האדרנלין.

על ידי בידוד קולטן זה מהממברנה, מדענים החלו במחקר נוסף.

בשנת 1980 הצטרף בריאן קובילקה לצוות של לפקוביץ'. הוא הצליח לבודד את הגן המקודד את הקולטן בטא-אדרנרגי האנושי. לאחר ניתוח גן זה, מומחים הגיעו למסקנה שהוא דומה מאוד לרצף המקודד לאחד הקולטנים הרגישים לאור בעין. כך, התברר שישנה משפחה שלמה של קולטנים שמתפקדים ונראים אותו דבר.

בשנת 2011, מדענים הצליחו ללכוד קולטן בטא-אדרנרגי כשהוא הופעל על ידי הורמון והעביר אות לתא. מסמך פרס נובל כינה תמונה זו "יצירת מופת מולקולרית".