Il Premio Nobel per la Chimica 2012

Per il 2012 l’Accademia Reale svedese delle Scienze ha assegnato il premio Nobel per la Chimica 2012 a Robert Lefkowitz e Brian Kobilka per le «loro scoperte che hanno rivelato i meccanismi interni di una importante famiglia di ricettori, come i recettori accoppiati alle proteine G». Sempre nelle motivazioni del premio si legge che «si tratta di un meccanismo fondamentale alla base del funzionamento coordinato dei miliardi di cellule che compongono il nostro corpo».

Un forte spavento ha diversi effetti sul nostro corpo: la bocca si secca, il cuore batte più frequentemente e i nostri sensi sono all’arte. In altre parole, il nostro corpo è pronto a fronteggiare un pericolo imminente secondo il motto «fight or fly» («combatti o scappa»). A determinare questa situazione è l’aumento di un ormone, l’adrenalina, che spinge le cellule del nostro corpo ad attivare tutti i meccanismi necessari per la situazione che si venuta a creare. Ma da tempo è noto che l’adrenalina non entra nelle cellule, pur riuscendo a modificarne il comportamento. Com’è possibile?

Robert Lefkowitz (sinistra) in un’immagine di qualche anno fa (Immagine: LefkoLab) e Brian Kobilka (destra, immagine: Stanford University)

 

Sentire l’ambiente
È qui che entrano in gioco le ricerche di Robert Lefkowitz della scuola di medicina dell’Università di Duke, negli Stati Uniti, e di Brian Kobilka, professore di Fisiologia cellulare all’Università di Stanford in California. I due hanno scoperto e studiato quelli che vengono chiamati recettori accoppiati a proteine G (G protein-coupled receptors in inglese). Tali recettori sono particolari proteine che attraversano tutta la membrana plasmatica e hanno la funzione di reagire a una specifica sostanza presente all’esterno della cellula inviando opportuni segnali verso l’interno, con il coinvolgimento della proteina G (la cui scoperta è già stata la motivazione del premio Nobel in Fisiologia o Medicina del 1994). In questo modo la cellula reagisce alle condizioni esterne, come per esempio un aumento dell’adrenalina. Per usare la metafora suggerita all’annuncio del premio, i recettori accoppiati alle proteine G permetto alla cellula di «sentire» l’ambiente esterno alla cellula.

 

 

Rappresentazione grafica della struttura di un recettore accopiatto a proteina G. Con colori e numeri sono messi in evidenza le 7 alpha-eliche transmembrana (Immagine: Wikipedia)

Dagli anni Sessanta ad oggi
Robert Lefkowitz cominciò a studiare questi meccanismi cellulari già dal 1968 utilizzando isotopi radioattivi applicati a specifici ormoni. Il team di ricerca riuscì però a raggiungere risultati concreti soltanto negli anni Ottanta, quando Brian Kobilka cominciò a collaborare con il gruppo della Duke University. Insieme Lefkowitz e Kobilka riuscirono a identificare il gene che codifica per diversi recettori. Tra essi c’era il recettore adrenergico del tipo β, cioè quello che lega l'adrenalina. Si è in seguito scoperto che i recettori adrenergici sono suddivisi in tre sottotipi β e due α, ma le ricerche di Lefkowitz e Kobilka hanno aperto una strada nella biochimica.

Il premio Nobel premia, quindi, la scoperta di un meccanismo basilare del funzionamento delle cellule, un meccanismo che è coinvolto in moltissime attività ogni giorno della nostra vita. Oggi sappiamo che recettori come quelli individuati e studiati dai due americani sono alla base dei meccanismi di regolazione ormonale, oltre che coinvolti in situazioni in cui le cellule reagiscono alla luce e agli odori. Secondo le stime, inoltre, i recettori accoppiati alla proteina G sono alla base del funzionamento di almeno metà dei farmaci in commercio.

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