Cena Laskerovy nadace

Nadace Alberta a Mary Laskerových uděluje každoročně ceny vynikajícím vědcům v základním a klinickém lékařském výzkumu (viz Vesmír 78, 635, 1999/11). Letos byla cena za základní lékařský výzkum udělena třem významným vědcům: C. M. Armstrongovi z Pensylvánské univerzity, B. Hillemu z Washingtonovy univerzity a R. MacKinnonovi z Rockefellerovy univerzity. Získali ji za významný přínos ve výzkumu biofyziky iontových kanálů.

V průběhu uplynulých čtyřiceti let tito vědci přispěli řadou vynikajících prací k poznání funkce, struktury a významu elektricky vodivých kanálů v biologických membránách. Potvrdili, že jedním ze základních projevů živých buněk jsou elementární elektrické signály, které vznikají na molekulární úrovni otevíráním iontových kanálů o velikosti několika nanometrů (1 nm = 10⁹ m). Prokázali, že činnost těchto bílkovinných iontových kanálů ve fosfolipidových membránách se řídí kinetikou připomínající enzymatické reakce, ať již jsou otevírány a zavírány elektrickým napětím, nebo neuropřenašeči či druhými posly. Iontové kanály jsou skutečně podivuhodné molekulární stroje, které dovedou regulovaně třídit a každou sekundu propouštět miliony iontů, čímž vznikají elektrické proudy. Specializované kanály rozeznávají především ionty sodné, draselné, chloridové a vápníkové. V okamžiku otevření jimi procházejí proudy o velikosti pikoampérů (1 pA = 10¹² A), které lze přímo registrovat mikropipetkou přisátou na buněčnou membránu (o technice terčíkového zámku viz Vesmír 69, 432, 1990/8 a Vesmír 69, 564, 1990/10). Činnost jednotlivých typů kanálů je většinou synchronizována a vede k mnohem větším celkovým proudům, které lze snímat přístroji typu elektrokardiografu nebo elektroencefalografu jako plynulé vlny. O tvar a amplitudu vln se opírá diagnostika závažných onemocnění, především mozku a srdce. Iontové kanály se podílejí na tak různorodých procesech, jako je vznik signálů v nervové soustavě a srdci, iniciace svalových stahů, vylučování hormonů nebo transportní činnost epitelů v trávicí soustavě, ledvinách a plicích. Výzkum iontových kanálů je záslužná práce, protože jejich poruchy jsou molekulární podstatou řady chorob, jako je například epilepsie, srdeční arytmie, myastenie, cystická fibróza nebo ztráta paměti. Iontové kanály jsou samozřejmě i místem primárního účinku řady léků např. proti vysokému krevnímu tlaku nebo psychickým poruchám. Jsou také místem účinku mnoha nebezpečných toxinů, jako jsou některé složky z jedu hadů, žab a ryb (najatoxiny, batrachotoxin, tetrodotoxin), hmyzu a jiných bezobratlých (apamin z včelího jedu nebo konotoxiny z mořských měkkýšů rodu Conus). Také rostlinné jedy jako nikotin nebo složka šípového jedu tubokurarin účinkují prostřednictvím iontových kanálů.

Všichni tři ocenění vědci během své kariéry studovali různé aspekty funkce, molekulární struktury a fyziologického významu iontových kanálů. Clay Armstrong se zabýval převážně kanály pro sodné a draselné ionty a mechanizmy jejich otevírání a zavírání. Bertil Hille analyzoval mechanizmus, kterým kanály rozlišují mezi jednotlivými ionty, a studoval energetické poměry při průchodu iontu kanálem. Je také autorem vynikající knihy Iontové kanály excitabilních membrán, jejíž dvě vydání patří již 15 let k základní literatuře v oboru. Nejvýznamnějším úspěchem Rodericka MacKinnona je krystalizace proteinu tvořícího jeden typ kanálu pro draselné ionty (jichž je dnes známo již více než 20) a určení jeho přesné struktury.

Udělení této prestižní ceny naznačuje, že význam výzkumu v tomto oboru na počátku příštího tisíciletí dále poroste, zcela jistě i s ohledem na projekt mapování lidského genomu. Očekáváme další informace o počtu druhů a typech funkcí iontových kanálů, pro které letošní laureáti vypracovali jak teoretické pozadí, tak praktické způsoby přímého studia. ¹⁾