To środowisko „na zewnątrz” to sąsiedztwo innych komórek czy płyny ustrojowe. Z jednej strony komórka musi być jak najbardziej hermetyczna (to chroni jej wnętrze, w tym jądro komórkowe i zawarty w nim DNA), ale z drugiej strony, pełna autonomia oznacza dysfunkcję.

Białka posłańcy

Za komunikację między wnętrzem i obszarem zewnętrznym komórki odpowiedzialne są odpowiednie kanały. Coś w rodzaju śluz w błonie komórkowej. O tym, że takie śluzy (zwane receptorami) istnieją, było wiadomo od dawna. Ale nikt nie wiedział, jak te kanały przekazywania informacji działają. Czy da się je oszukać? A wykorzystać dla własnych celów? Tegoroczni laureaci Nagrody Nobla z chemii badali działania wspomnianych receptorów i tzw. białek G, które są z receptorami sprzężone. To bardzo ważne, bo choć receptorów w błonie żywej komórki jest sporo, tych, które są sprzęgnięte z białkami G, jest najwięcej. To one potrafią reagować na stężenie niektórych hormonów, na bodźce fizyczne, takie jak światło, czy chemiczne. Dzięki pracy chemików dzisiaj już wiadomo, że tak jak sygnał do wnętrza komórki „wprowadza” sam receptor, odpowiednią informację po całej komórce rozsyłają właśnie białka G. To niemal system nerwowy komórek. Ja to działa w praktyce? Gdy do receptora w błonie komórkowej dotrze jakiś sygnał, receptor zmienia swój kształt. Po drugiej (wewnętrznej) stronie błony do receptora przytknięte jest białko G. Gdy receptor zmienia kształt, cząsteczka białka rozpada się, a jej części „rozsyłane” są po wnętrzu komórki. W różnych jej częściach zapoczątkowuje to kaskady reakcji biochemicznych, czyli reakcję komórki.

Ta reakcja, nawet na ten sam sygnał, może być różna w różnych komórkach organizmu. Na przykład nagły wzrost poziomu adrenaliny w komórkach mięśniowych spowoduje reakcję, która doprowadzi do ich intensywniejszej pracy, ale w komórkach wątroby do wyrzucenia cukru do krwi.

Lek jak snajper

Brian Kobilka – młodszy z laureatów – jest biochemikiem i uczniem Roberta Lefkowitza, drugiego nagrodzonego. Lefkowitz rozpracowywał działanie receptorów od 1968 r. Z kolei Kobilka – w latach 80. XX w. – skoncentrował się na poznaniu struktury białek G oraz genów, w których zapisane są informacje, jak białka G tworzyć. W 2011 r. udało się uzyskać obraz momentu, w którym receptor został uaktywniony przez hormon, w wyniku czego dochodzi do rozpadu białka G. Komitet Noblowski napisał, że „ten obraz jest molekularnym dziełem sztuki”. Dzięki wspólnej pracy noblistów nie tylko rozumiemy, jak w detalach działa węch, zapach czy wiele, wiele innych mechanizmów, w których wymieniana jest informacja na poziomie pojedynczej komórki. Zrozumienie receptorów i białek G pozwoliło stworzyć leki, które trafiają w  cel z precyzją snajpera. Szacuje się, że połowa dzisiaj funkcjonujących na rynku farmaceutyków wykorzystuje to, czego dokonali tegoroczni nobliści.