2012년 노벨 화학상 수상자

세포 표면의 스마트 수용체

모든 인간의 신체는 상호 작용하는 수십억 개의 세포로 구성된 정밀하게 조정된 시스템입니다. 각 세포에는 세포가 주변 환경을 감지하고 새로운 조건에 적응할 수 있도록 하는 작은 수용체가 포함되어 있습니다. 로버트 레프코비츠(Robert Lefkowitz)와 브라이언 코빌카(Brian Kobilka)는 중요한 수용체 계열인 G 단백질 결합 수용체의 내부 작용을 밝혀낸 획기적인 연구로 2012년 노벨 화학상을 수상했습니다.

세포가 주변 환경을 어떻게 감지하는지는 오랫동안 풀리지 않은 미스터리였습니다. 과학자들은 아드레날린과 같은 호르몬의 강력한 효과, 즉 혈압을 높이고 심장 박동을 더 빠르게 만드는 효과를 알아냈습니다. 그들은 특정 호르몬 수용체가 세포 표면에 존재할 수 있다고 추측했습니다. 그러나 지난 세기 대부분 동안 이러한 호르몬 수용체의 실제 구성과 작동 방식은 알려지지 않았습니다.

Lefkowitz는 1968년부터 세포 수용체를 추적하기 위해 방사선학을 사용하기 시작했습니다. 그는 요오드 동위원소를 다양한 호르몬에 부착하고 방사선학의 도움으로 여러 수용체를 성공적으로 발견했는데, 그중 하나는 아드레날린 수용체인 베타-아드레날린 수용체였습니다. 그의 팀은 세포벽의 숨겨진 장소에서 수용체를 추출하여 그것이 어떻게 작동하는지에 대한 초기 이해를 얻었습니다. 다음 중요한 단계는 1980년대에 연구팀에 의해 이루어졌습니다. 새로 합류한 카빌카는 방대한 인간 게놈에서 β-아드레날린 수용체를 코딩하는 유전자를 분리하려는 의도로 어려운 문제에 도전하기 시작했다. 그의 창의적인 접근 방식은 그가 목표를 달성하는 데 도움이 되었습니다. 연구자들은 유전자를 분석했을 때 수용체가 빛을 포착하는 눈의 수용체와 유사하다는 사실을 발견했습니다. 그들은 유사해 보이고 동일한 방식으로 작동하는 전체 수용체 계열이 있다는 것을 깨달았습니다.

현재 이 계열은 "G 단백질 결합 수용체"라고 불립니다. 약 천 개의 유전자가 빛, 미각, 냄새, 아드레날린, 히스타민, 도파민 및 세로토닌에 대한 수용체를 암호화합니다. 모든 약물의 약 절반이 G 단백질 결합 수용체를 통해 작용합니다.

Lefkowitz와 Kobilka의 연구는 G 단백질 결합 수용체의 작동 방식을 이해하는 데 매우 중요합니다. 또한 2011년에 Kbilka는 또 다른 획기적인 성과를 거두었습니다. 그와 그의 연구팀은 베타 아드레날린 수용체가 호르몬에 의해 활성화되어 세포에 신호를 보내는 정확한 순간에 베타 아드레날린 수용체를 획득했습니다. 이 이미지는 수십 년간의 고된 연구의 정점인 분자 걸작입니다.

1901년부터 2011년까지 현재까지 여성 4명을 포함해 163명의 수상자들이 노벨 화학상을 수상했다. 그들이 상을 받은 평균 연령은 57세였습니다. 노벨 화학상을 두 번 수상한 유일한 사람은 Frederic Sanger(1958년과 1980년)입니다. 최연소 노벨 화학상 수상자는 프레데릭 졸리오로, 1935년 35세였던 아내 아이린 졸리오 퀴리(노벨상 수상자 마리 피에르 퀴리의 딸)와 함께 수상했다.

지난 3일 2012년 노벨 생리의학상, 물리학상, 화학상이 차례로 시상되며, 19일 19시에는 평화상과 경제학상이 시상될 예정이다. 베이징 시간 기준으로 각각 11일, 12일 15일 17시와 19시에 발매됐다.

레프코비츠-꾸준히 노력하면 성공할 것이다

로버트 레프코비츠(로버트는 밥이라고도 불리고 실험실의 모든 사람들은 그를 밥이라고 부른다)의 GPCR 분야 업적 항상 모든 사람에게 인정을 받았습니다. 지난 50년 동안 약리학 분야의 주요 발견 중 6개의 GPCR 관련 과학 작품이 Bob의 주요 공헌이었습니다. 그는 1960년대 컬럼비아대학교 의과대학을 졸업했고, 1960년대 후반부터 1970년대 초반까지 동위원소 표지 리간드 방법을 사용해 GPCR 수용체의 존재를 최초로 증명했고, 이를 부분적으로 정제했다. 그런 다음 그는 동위원소 리간드 결합을 사용하여 리간드-수용체-효과기 결합의 3단계 복합 모델을 제안했습니다. 이 기사는 천 번 이상 인용되었습니다. 그러다가 1980년대 중반 당시 연구실에서 박사후 연구원이었고 올해 함께 노벨상을 수상한 코빌카(Kobika)가 베타 아드레날린 수용체 유전자를 최초로 복제했습니다.

다른 GPCR인 로돕신(Rhodopsin)의 서열이 그 당시 결정되었지만(그 단백질 함량이 다른 GPCR보다 훨씬 높기 때문에), 나중에 베타 아드레날린 수용체 유전자가 복제될 때까지 로돕신도 GPCR이라는 사실이 알려지지 않았습니다. 두 사람 모두 7-막관통 구조를 갖고 있다는 사실이 밝혀졌기 때문에 로돕신도 GPCR이라는 사실이 밝혀졌습니다. . . 학생의 눈에 비친 브라이언 코빌카: 마땅한 과학적 영웅

우리 모두 알고 있듯이 GPCR(G-단백질 결합 수용체)은 인간 게놈에 의해 암호화된 막 단백질 슈퍼패밀리의 가장 큰 범주입니다. 800명 이상의 가족 구성원이 인간의 생리적 대사의 거의 모든 측면과 밀접하게 관련되어 있습니다. 이들의 형태는 매우 유연하고, 규제는 매우 복잡하며, 자연적 풍부도가 매우 낮아 처음에 연구하기가 매우 어렵습니다. 미국 듀크 대학교의 로버트 J. 레프코위츠(브라이언과 노벨상을 공유하며 그의 박사후 멘토)는 이 분야에서 많은 획기적인 연구와 공헌을 해왔습니다. Brian이 처음으로 인간 Beta2 아드레날린 수용체의 cDNA 서열을 복제하고 GPCR 연구와 불가분의 관계를 시작한 곳은 Robert의 실험실에서였습니다.