g-protein coupled receptors

The Nobel Prize in Chemistry 2012

“NGHIÊN CỨU THỤ THỂ GẮN KẾT PROTEIN G”

10 October 2012

clip_image002

Robert J. Lefkowitz Howard Hughes Medical Institute and Duke University Medical Center, Durham, NC, USA

clip_image003[4]

Brian K. Kobilka Stanford University School of Medicine, Stanford, CA, USA

Your body is a fine-tuned system of interactions between billions of cells. Each cell has tiny receptors that enable it to sense its environment, so it can adapt to new situtations.

Cơ thể của chúng ta là một hệ thống được tinh chỉnh mật thiết qua các tương tác giữa hàng tỷ tế bào. Mỗi tế bào có nhiều thụ thể li ti giúp nó cảm nhận môi trường chung quanh, để thích ứng với từng hoàn cảnh mới.

Robert Lefkowitz and Brian Kobilka are awarded the 2012 Nobel Prize in Chemistry for groundbreaking discoveries that reveal the inner workings of an important family of such receptors: G-protein–coupled receptors.

For a long time, it remained a mystery how cells could sense their environment. Scientists knew that hormones such as adrenalin had powerful effects: increasing blood pressure and making the heart beat faster. They suspected that cell surfaces contained some kind of recipient for hormones. But what these receptors actually consisted of and how they worked remained obscured for most of the 20th Century.

Lefkowitz started to use radioactivity in 1968 in order to trace cells’ receptors. He attached an iodine isotope to various hormones, and thanks to the radiation, he managed to unveil several receptors, among those a receptor for adrenalin: β-adrenergic receptor. His team of researchers extracted the receptor from its hiding place in the cell wall and gained an initial understanding of how it works.

The team achieved its next big step during the 1980s. The newly recruited Kobilka accepted the challenge to isolate the gene that codes for the β-adrenergic receptor from the gigantic human genome. His creative approach allowed him to attain his goal. When the researchers analyzed the gene, they discovered that the receptor was similar to one in the eye that captures light. They realized that there is a whole family of receptors that look alike and function in the same manner.

Today this family is referred to as G-protein–coupled receptors. About a thousand genes code for such receptors, for example, for light, flavour, odour, adrenalin, histamine, dopamine and serotonin. About half of all medications achieve their effect through G-protein–coupled receptors.

The studies by Lefkowitz and Kobilka are crucial for understanding how G-protein–coupled receptors function.

clip_image004

Furthermore, in 2011, Kobilka achieved another break-through; he and his research team captured an image of the β-adrenergic receptor at the exact moment that it is activated by a hormone and sends a signal into the cell. This image is a molecular masterpiece – the result of decades of research.

Robert Lefkowitz Brian Kobilka được trao Giải Nobel Hóa học năm 2012 cho những phát hiện mang tính khai phá làm vén lộ cơ chế  hoạt động bên trong của một tập hợp thụ thể quan trọng : các thụ thể gắn kết với G-proteun.

Trong một thời gian dài, bằng cách nào tế bào có thể cảm nhận môi trường chung quanh nó vẫn là một bí ẩn. Các nhà khoa học biết rằng các hormone như adrenalin có những tác động quan trọng: tăng áp lực máu, làm tim đập nhanh hơn. Họ nghi rằng trên bề mặt tế bào có chứa một số loại thụ thể với các hóc môn đó. Nhưng những thụ thể này là gì và hoạt động ra sao thì vẫn chưa rõ trong gần suốt thế kỷ XX.

Lefkowitz bắt đầu sử dụng phóng xạ vào năm 1968 để theo dấu các thụ thể tế bào. Ông ta gắn một đồng vị iốt vào nhiều loại hóc môn, và nhờ vào bức xạ của nó, ông phát hiện một số thụ thể, trong số đó có thụ thể adrenalin: β-adrenergic receptor. Nhóm nghiên cứu chiết xuất được các thụ thể từ nơi ẩn chứa trong vách tế bào và có được hiểu biết ban đầu về cách hoạt động của chúng.

Nhóm nghiên cứu đã đạt được bước tiến lớn tiếp theo trong những năm 1980. Mới được tuyển dụng, Kobilka nhận công việc thử thách làm thế nào tách được gen tạo mã thụ thể β-adrenergic từ bộ gen khổng lồ của con người. Nhờ cách   tiếp cận sáng tạo, ông ta đạt được mục tiêu. Khi các nhà nghiên cứu phân tích gen, họ phát hiện ra rằng các thụ thể hoạt động rất giống một mắt thần điện tử. Họ phát hiện có cả một họ thụ thể rất giống nhau và hoạt động cùng một cách thức.

Hiện nay, họ này được gọi là thụ thể gắn kết protein G. Có khoảng cả ngàn gen tạo mã cho mối thụ thể như thế, ví dụ như, với ánh sáng, màu vị, mùi hương, adrenalin, histamine, dopamine và serotonin. Một nửa các loại thuốc men đạt được hiệu quả nhờ các thụ thể gắn kết protein G này.

Các nghiên cứu của Lefkowitz và Kobilka rất quan trọng giúp hiểu được các thụ thể gắn kết protein G vận hành thế nào.

 

 

 

 

 

Tiếp tục, trong năm 2011, Kobilka đã đạt thêm đột phá mới, ông và nhóm nghiên cứu của ông chụp được hình ảnh thụ thể β-adrenergic vào đúng thời điểm nó được một hormone kích hoạt và gửi một tín hiệu vào tế bào. Hình ảnh này là một kiệt tác phân tử – kết quả của nhiều thập kỷ nghiên cứu.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s