Статья на конкурс «био/мол/текст»: В наших глазах, носу и на языке расположены сенсоры света, запаха и вкуса. В клетках по всему телу есть аналогичные им сенсоры гормонов и сигнальных веществ, таких как адреналин, серотонин, гистамин и дофамин. По мере развития жизни, клетки раз за разом используют один и тот же механизм для получения сведений об окружающей среде: рецепторы, сопряженные с G-белком (от англ. G-protein—coupled receptors, GPCR). Но долгое время эти рецепторы были скрыты от глаз исследователей. В 2012 году Нобелевскую премию по химии получили Роберт Лефковиц и Брайн Кобилка — «за исследования G-белоксопряженных рецепторов».

«Биомолекула» не раз уже писала о структурной биологии и, в частности, о строении рецепторов, действующих через активацию G-белка. Осень 2010 года принесла ещё две структуры этих излюбленных фармакологами мембранных белков — дофаминового и хемокинового рецепторов. Однако структурщики и научная общественность пока пребывают в замешательстве: при чрезвычайно высокой общей «похожести», различия между отдельными представителями семейства пока не позволяют воссоздать общую молекулярную картину их действия. «Копилка» продолжает наполняться.

Американская программа по структурным исследованиям белков (PSI), за десятилетие своей работы давшая миру более 5000 пространственных структур биологических молекул, для следующего этапа своих изысканий меняет курс. Дело в том, что из этих пяти тысяч лишь 128 белков — это белки человека, а большинство же лежит в базах данных мёртвым грузом, практически не вызывая интереса биологов. Следующая пятилетка программы PSI пройдёт под знамёнами человеческих объектов, и в первую очередь — рецепторов, действующих через активацию G-белков.

Эффект от употребления алкогольных напитков известен практически каждому, однако молекулярный механизм действия этанола на мозг долгое время был совершенно не изучен — не было понятно даже, является ли действие специфическим (то есть, основанным на механизме лиганд–рецептор) или неселективным (когда этанол просто нарушает физико-химическое равновесие внутренней среды организма). В свете последних исследований можно отдать предпочтение первому варианту: в структуре G-белóк–зависимых K+-каналов входящего выпрямления мембран нейронов (GIRK) найден сайт, специфически связывающий низкомолекулярные спирты, что активирует канал (независимо от действия G-белкá) и меняет характер взаимодействия между нервными клетками.

Животные воспринимают свет и реагируют на различные физические и химические сигналы с помощью интегральных белков клеточной мембраны, принадлежащих к семейству G-белоксопряжённых рецепторов. Под действием этих сигналов рецептор «переключается» из неактивной формы в активированную, способную связывать G-белок и инициализировать внутриклеточные биохимические каскады. Менее десяти лет назад учёным удалось расшифровать пространственное строение одного из таких рецепторов — родопсина, — однако эта структура соответствовала неактивной форме белкá и не могла дать информации об активации рецептора. Недавно, после массы затраченных усилий, учёным удалось получить структуру активной формы родопсина и приблизиться, наконец, к пониманию молекулярных основ перехода рецепторов в активную форму.

В основе зрения лежат светочувствительные белки-пигменты, содержащие изомеризующийся под действием света кофактор. У животных реакция на свет (включая зрение) обусловлена трансмембранными фоторецепторами опсинами, принадлежащими к классу G-белок сопряжённых рецепторов, активация которых запускает внутриклеточный биохимический каскад. До сих пор единственным опсином с известной структурой был родопсин, содержащийся в сетчатке быка. Теперь же японские учёные получили структуру родопсина кальмара, раскрыв детали его строения и взаимодействия со своим G-белком (Gq), а также возможный механизм восприятия поляризованного света этими животными.

С 2000 года фоторецептор родопсин оставался единственным представителем семейства G-белоксопряжённых рецепторов (GPCR), для которого определена пространственная структура. Многочисленные попытки структурного описания этих важнейших мембранных рецепторов (являющихся мишенью действия бóльшей части производимых лекарств) заканчивались неудачей из-за низкой концентрации в клетке, а также сложности изучения с помощью экспериментальных методов. Сейчас, в конце 2007 года, двум группам американских исследователей удалось независимо получить трёхмерные структуры нового члена GPCR-семейства — β2-адренорецептора.

Зрение — одно из наиболее удивительных чувств, которым природа наградила человека. С помощью зрения мы получаем огромное количество информации об окружающем мире, можем наслаждаться красотами природы и великими произведениями искусства. За восприятие электромагнитного излучения «видимого диапазона», лежащее в основе зрения, отвечает рецептор белковой природы, содержащийся в фоторецепторной мембране «дисков» клеток сетчатки глаза, — родопсин.