За что присудили Нобелевскую премию по медицине

Лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине 2021 года стали американцы Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян "за открытие рецепторов температуры и прикосновения".

По словам организаторов премии, до «революционного» открытия учёных один из фундаментальных вопросов в области физиологии заключался в том, как именно нервная система человека преобразует механические и температурные стимулы в электрические сигналы.

Джулиус и Патапутян параллельно друг другу занимались изучением реакции нервной системы на различные раздражители.

В 1990-х годах Джулиус исследовал реакцию на капсаицин — алкалоид, содержащийся в перце рода Capsicum. Он вызывает сильное ощущения жжения. Уже на тот момент было известно, что капсаицин активирует нервные клетки, но точный механизм воздействия был неизвестен. В ходе работы исследователи создали библиотеку из миллионов фрагментов ДНК, соответствующих генам, экспрессирующимся в сенсорных нейронах.

Джулиус и остальные авторы исследования предположили, что библиотека будет включать фрагмент ДНК, кодирующий чувствительный к капсаицину белок. Они экспрессировали часть генов в среде, не реагирующей на алкалоид, и после кропотливой работы обнаружили ген, кодирующий трансмемборанный белок TRPV1. Именно он отвечает за чувствительность к капсаицину и, как выяснили в ходе дальнейшего изучения рецептора, за чувствительность к температуре.

В ходе дальнейших исследований Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян независимо друг от друга начали использовать ментол, чтобы определить рецепторы, активирующиеся при охлаждении. В результате они обнаружили рецептор TRPM8, активируемый холодом, и несколько дополнительных температурных рецепторов.

Кроме исследования температурных сенсоров Патапутян занялся поиском рецепторов, реагирующих на механическое воздействие. В ходе работы учёный вместе со своими коллегами выделил клеточную линию, испускающую измеримый электрический сигнал в ответ на повреждение. Далее они выделили 72 гена-кандидата и по очереди инактивировали их, чтобы определить механочувствительные гены. Из них реагировал на стимулы лишь один ген, экспрессирующий высокие уровни ранее неизвестных белков Piezo1 и Piezo2. Именно они отвечают за чувствительность к механическим стимулам.

Открытие сенсоров привело к появлению множества других исследований.