Nobelprijs voor doorgeefluik van signalen
Bastienne Wentzel
23 november 2012, Kijk
De Amerikanen Robert Lefkowitz en Brian Kobilka delen dit jaar de Nobelprijs voor de Chemie voor het onderzoek naar receptoren, de zintuigen van een cel.
De Nobelprijs voor de Chemie van 2012 is dit jaar gegeven aan twee biochemici voor hun onderzoek naar een bepaald type receptoren dat signalen van buiten de cel door kan geven naar binnen zodat de cel actie kan ondernemen. Niet alleen belangrijk voor schrikreacties, smaak of geur, maar vooral van belang voor het effect van de helft van alle medicijnen die er zijn.
Wanneer je schrikt, maak je razendsnel adrenaline aan. Dat stofje zit buiten de cellen in je lichaam. Maar de cel zelf moet wat met die informatie doen, bijvoorbeeld je spiercellen moeten zich aanspannen om hard te gaan wegrennen van het gevaar en je hartcellen moeten sneller bloed gaan rondpompen. De zogeheten G-protein coupled receptors waar Lefkowitz en Kobilka vandaag de Nobelprijs voor kregen laten de cel weten wat er buiten gebeurt. Of er adrenaline is vrijgekomen, maar ook of er een geur- of smaakstof rondwaart die moet worden doorgegeven aan de hersenen.
De staafjes-familie
De twee onderzoekers begonnen in de jaren tachtig met aantonen dat er inderdaad een receptor is die signalen uit de buitenwereld kan overbrengen naar de binnenkant van de cel. De onderzoekers vinden vervolgens het gen dat codeert voor de receptor. Met deze blauwdruk van de receptor ontdekken Lefkowitz en Kobilka dat de receptor onder andere bestaat uit zeven staafjes die dwars door het membraan steken. Er blijken meer receptoren te zijn die ook uit zeven staafjes bestaan. Bovendien werken al die receptoren samen met het eiwit G-protein binnenin de cel. Zou er soms een hele familie bestaan?
Dat idee blijkt te kloppen. Er worden in de jaren die volgen honderden receptoren gevonden met zeven van deze staafjes die signalen doorgeven via het G-eiwit in de cel. Deze familie van G-protein coupled receptors (GPCR) zoals ze gaan heten blijken de zintuigen van de cel te zijn. Ze geven signalen door van hormonen, licht, smaakstoffen en geurstoffen. Maar misschien wel belangrijker is dat de helft van alle geneesmiddelen blijken te werken via deze GPCR's. Voorbeelden zijn bètablokkers tegen hartritmestoornissen of hoge bloeddruk en middelen tegen allergische reacties. Nog steeds worden nieuwe geneesmiddelen ontwikkeld die werken met GPCR´s.
Hoogstandje
Als kroon op het werk is in 2011 de eiwitstructuur van een van deze GPCR's opgehelderd. Een prachtige tour-de-force, noemt hoogleraar Hans Bos van het UMC Utrecht deze ontdekking, omdat je van deze membraaneiwitten eigenlijk geen kristalstructuur kunt maken. 'Kobilka heeft de hele trucendoos opengehaald. Daar heeft hij volgens mij deels zijn Nobelprijs aan te danken.'
Bos is enthousiast over de keuze voor het onderwerp en de onderzoekers. 'Dit is heel terecht en bijzonder. Lefkowitz is zo iemand waarvan altijd al gezegd werd dat hij de prijs zou moeten krijgen als die een keer valt op G-protein coupled receptors. Dit is ook echt een prijs voor de chemie. Dankzij hun werk kunnen we begrijpen hoe deze receptoren werken op moleculair niveau.'
Dit artikel verscheen op de website van KIJK en in KIJK nr 13, 2012.
Wanneer je schrikt, maak je razendsnel adrenaline aan. Dat stofje zit buiten de cellen in je lichaam. Maar de cel zelf moet wat met die informatie doen, bijvoorbeeld je spiercellen moeten zich aanspannen om hard te gaan wegrennen van het gevaar en je hartcellen moeten sneller bloed gaan rondpompen. De zogeheten G-protein coupled receptors waar Lefkowitz en Kobilka vandaag de Nobelprijs voor kregen laten de cel weten wat er buiten gebeurt. Of er adrenaline is vrijgekomen, maar ook of er een geur- of smaakstof rondwaart die moet worden doorgegeven aan de hersenen.
De staafjes-familie
De twee onderzoekers begonnen in de jaren tachtig met aantonen dat er inderdaad een receptor is die signalen uit de buitenwereld kan overbrengen naar de binnenkant van de cel. De onderzoekers vinden vervolgens het gen dat codeert voor de receptor. Met deze blauwdruk van de receptor ontdekken Lefkowitz en Kobilka dat de receptor onder andere bestaat uit zeven staafjes die dwars door het membraan steken. Er blijken meer receptoren te zijn die ook uit zeven staafjes bestaan. Bovendien werken al die receptoren samen met het eiwit G-protein binnenin de cel. Zou er soms een hele familie bestaan?
Dat idee blijkt te kloppen. Er worden in de jaren die volgen honderden receptoren gevonden met zeven van deze staafjes die signalen doorgeven via het G-eiwit in de cel. Deze familie van G-protein coupled receptors (GPCR) zoals ze gaan heten blijken de zintuigen van de cel te zijn. Ze geven signalen door van hormonen, licht, smaakstoffen en geurstoffen. Maar misschien wel belangrijker is dat de helft van alle geneesmiddelen blijken te werken via deze GPCR's. Voorbeelden zijn bètablokkers tegen hartritmestoornissen of hoge bloeddruk en middelen tegen allergische reacties. Nog steeds worden nieuwe geneesmiddelen ontwikkeld die werken met GPCR´s.
Hoogstandje
Als kroon op het werk is in 2011 de eiwitstructuur van een van deze GPCR's opgehelderd. Een prachtige tour-de-force, noemt hoogleraar Hans Bos van het UMC Utrecht deze ontdekking, omdat je van deze membraaneiwitten eigenlijk geen kristalstructuur kunt maken. 'Kobilka heeft de hele trucendoos opengehaald. Daar heeft hij volgens mij deels zijn Nobelprijs aan te danken.'
Bos is enthousiast over de keuze voor het onderwerp en de onderzoekers. 'Dit is heel terecht en bijzonder. Lefkowitz is zo iemand waarvan altijd al gezegd werd dat hij de prijs zou moeten krijgen als die een keer valt op G-protein coupled receptors. Dit is ook echt een prijs voor de chemie. Dankzij hun werk kunnen we begrijpen hoe deze receptoren werken op moleculair niveau.'
Dit artikel verscheen op de website van KIJK en in KIJK nr 13, 2012.