BioMat - Nobelova cena

Nobelova cena za fyziologii a medicínu pro rok 1991

Erwin Neher

Bert Sakmann

Erwin Neher, affiliation at the time of the award: Max-Planck-Institute für Biophysikalische Chemie, Goettingen, Germany. Prize motivation: “For their discoveries concerning the function of singleion channels in cells”.

Nobel Lecture Ion Channels for Communication Between and within Cells.

Bert Sakmann, affiliation at the time of the award: Max-Planck-Institut für medizinische Forschung, Heidelberg, Germany. Prize motivation: “For their discoveries concerning the function of single ion channels in cells”.

Tisková zpráva Institutu Karolinska 7. října 1991:

Shromáždění v Institutu Karolinska se dnes rozhodlo udělit Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu pro rok 1991 Erwinu Neherovi a Bertu Sakmannovi za jejich objevy v oblasti „funkce iontových kanálů v buňkách“.

Shrnutí

Každá živá buňka je obklopena membránou, která ji odděluje od okolního světa. V této membráně se nacházejí kanály, kterými buňka s okolím komunikuje. Tento kanál může být tvořen jednoduchými molekulami nebo jejich komplexy a má schopnost umožnit průchod nabitým atomům, tedy iontům. Regulace iontových kanálů ovlivňuje život buňky a její funkci v normálních i patologických podmínkách. Nobelova cena za fyziologii a medicínu pro rok 1991 se uděluje za objevy na poli funkcí iontových kanálů. Dva němečtí mikrobiologové Erwin Neher a Bert Sakmann společně vyvinuli techniku, která umožňuje zaznamenat neuvěřitelně nízký elektrický proud (v řádech pikoampérů), který jedním iontovým kanálem prochází. Tato technika je unikátní v tom, že zaznamenává, jak jediná kanálová molekula mění svůj tvar a způsob, jakým řídí průchod proudu v čase řádově miliontin sekundy.

Neher a Sakmann pomocí své metody potvrdili, že iontové kanály existují a jak fungují. Ukázali, co se stane při otevření či zavření iontového kanálu o průměru odpovídajícímu jednomu iontu sodíku či chloru. Několik iontových kanálů se řídí pomocí receptoru, který se nachází na jedné straně kanálové molekuly, která při aktivaci změní svůj tvar. Nahar a Sakmann ukázali, které části molekuly jsou „senzorem“ a vnitřní stěnou kanálu. Rovněž popsali, jak kanál ovlivňuje průchod kladně či záporně nabitých iontů. Tato znalost a tento analytický nástroj v posledních deseti letech přinesli revoluci v moderní biologie, usnadnily výzkum a přispěli k našemu porozumění buněčným mechanismům, které způsobují různé choroby vč. diabetu a cystické fibrózy.

Neher a Sakmann také pomocí elektrodové pipety zaváděli do buňky různé agenty a pozorovali jednotlivé kroky v procesu sekrece v buňce. Takto bylo objasněno mnoho mechanismů buněčné sekrece, jako např. role cyklických AMP (viz Nobelova cena z r. 1971 – Sutnerland) nebo vápníkových iontů. Například dnes lépe rozumíme procesu udržování úrovně hormonů v krvi.

Také byly prozkoumány bazální mechanismy související se produkcí inzulínu. Úroveň glukózy v krvi má vliv na úroveň glukózy v buňkách, kde se tvoří inzulín, který naopak ovlivňuje množství zásobáren energie, molekul ATP. ATP přímo působí na konkrétní iontový kanál, který ovládá elektrický potenciál membrány buňky. Změna potenciálu membrány poté nepřímo ovlivňuje další iontové kanály, které umožňují iontům vápníku proniknout do buňky. Tyto ionty poté spouštějí tvorbu inzulínu. V případě pacientů s diabetem k tvorbě inzulínu nedochází. Některá léčiva používaná k stimulaci jeho tvorby působí přímo na iontové kanály ovládané molekulami ATP.

Výzkum Nehera a Sakmanna znamenal revoluci v buněčné biologii ve smyslu porozumění mechanismům jednotlivých nemocí a otevřel dveře výzkumu nových a specifičtějších léků.

Další informace naleznete na stránkách Nobelova Institutu