A Hét 1991/2 (36. évfolyam, 27-52. szám)
1991-11-08 / 45. szám
MINERVA Orvosi Nobel-díj 1991 A sejt küldönce: a kalmodulin Október 7-től ismerjük az 1991-es óv élettani, orvosi Nobel-díjasait: Erwin Nahen és Bert Sakmannt. Mindketten németek, s a göttingeni, illetve a hiedelbergi kutatóintézetben dolgoztak. Meglepően fiatalon, még ötvenedik életévük betöltése előtt részesültek a tudományos világ e legismertebb kitüntetésében. A hivatalos indoklás szerint a Nobel-díj a sejthártyában található ioncsatornák felfedezését honorálja. E csatornák teszik lehetővé a sejtek egymás közti, ill. a sejt s környezete közti kapcsolatot. S bár első hallásra kimondottan elméleti jellegű, ún. alapkutatási felismerésnek tűnik Neher és Sakmann felfedezése, az orvosi gyakorlat máris profitál belőle. A felfedezés ugyanis közelebb viszi az orvosokat olyan elterjedt népbetegségek, mint a cukorbaj vagy rákos burjánzás jobb megértéséhez. Két dudás (küldönc) egy csárdában (sejtben)... A sejttan (citológia) aránylag fiatal tudományág. A 19. század harmincas éveinek mikroszkópos kutatásai nyomán született meg. A sejt az élő szervezet alapvető szerkezeti és működési egysége. Sokáig csupán a sejt szerkezeti, morfológiai megismerése volt lehetséges. Az elektronmikroszkóp megjelenése, a biokémia és biofizikai módszerei tették lehetővé a szerkezet és működés közti kapcsolat tisztázását. Kiderült, hogy a sejt igen magasan differenciált és bonyolult összetételű szervezet, mely nem tekinthető csupán bizonyos, élethez szükséges vegyületek raktárának. E vegyületek, anyagok ugyanis állandó mozgásban vannak, s éppen e "mozgás", a sejt anyagcseréje teszi lehetővé az élet fenntartását s fejlődését. A mozgás, az "anyagok cseréje" kifejezések már sejtetik, hogy a sejt s környezete között állandó kapcsolatnak kell lennie. A biológia fontos felismerése volt, hogy az állati (emberi) sejtet körülvevő burok, a sejthártya (sejtmembrán) nemcsak elválasztja, hanem össze is köti a sejtet környezetével. Az elektronmikroszkópnak köszönhetően ma már tudjuk, hogy a sejthártya zsírból (lipidből) és fehérjéből épül fel. A kettős lipidrétegbe ágyazott fehérje szerepe igen sokrétű. Témánk szempontjából most csak az egyik legjellegzetesebbikre a jelfogó (receptor) szerepre összpontosítjuk figyelmünket. A külvilág, a tágabb környezet különféle ingere (hőmérsékletváltozás, fény-, hang-, szagingerek stb.) többek közt a hormonok segítségével jut el a célsejtekhez. A hormon, mint neve is mutatja (hormao görögül: ösztönöz), olyan vegyi anyag, mely nem tápanyagként vagy építőanyagként szolgál, hanem specifikus információ, utasítás hordozójaként, amolyan "küldöncként" jut el termelődósi helyéről, az ún. belső elválasztásé mirigyekből — a véráram segítségével — az egyes szervek sejtjeihez. Ma már azt is tudjuk, hogy a hormonnak nem kell mindig bejutnia a célsejtbe. A sejthártya már említett jelfogója "felismeri" a vérben keringő hormont, s "befogja" azt. A hormon és a receptor összekapcsolódásával a sejtben egy ciklikus AMP (cAMP) nevű vegyület kezd termelődni. Ez a cAMP vagy egy specifikus enzimen keresztül a sejtmagra hat, vagy valamely sejtszervecske működését indítja meg. A hormon — az első küldönc — tehát a cAMP, a "második küldönc" segítségével befolyásolja a sejt anyagcseréjét, élettevékenységét. A hormonális hatás mechanizmusának, a "második küldönc" szerepének tisztázásáért 1971-ben Earl W. Sutherland kapta meg az orvosi Nobel-díjat. 1971-től alig 20 évnek kellett eltelnie, hogy a Nobel-díj újra egy hasonló jellegű s értékű sejtbiológiai felfedezést jutalmazzon. Kiderült ugyanis, hogy a cAMP-n kívül létezik a sejten belül egy másik "második küldönc", egy további, más jellegű üzenetközvetítő is. Ez a küldönc nem az endokrin (belső elválasztásé) mirigyek üzenetét közvetíti, hanem a sejtkörüli tér és a sejt belsejében állandóan jelenlévő ion, a kalcium töménységében beálló változást fogja fel "üzenetként". A sejten belül kicsi, a sejten kívül nagy a kalcium koncentrációja. A kalciumon a sejthártyában lévő ioncsatornákon át mindkét irányban mozoghat, s ezáltal a hártya mindkét oldalán megváltozhat a kalcium töménysége. Logikus, hogy e koncentrációváltozás ott lesz nagyobb, ahol eredetileg is kevés kalcium volt, vagyis a sejt belsejében. Kifinomult mérési módszerek segítségével megállapítható, hogy ha a kalcium töménysége a sejt belsejében a kiinduló állapot tízszeresére nő, ez már jelentős változásokhoz vezet a sejt működésében. Rövidesen kiderült az is, hogy a többletkalcium nem szabad formában hat, hanem egy különleges fehérjéhez kapcsolódva. Többek közt e különleges fehérjének a felfedezését jutalmazza az 1991-es Nobel-díj. A sokoldalú kalmodulin A kalciumot megkötő fehérje a kalmodulin. A kalmodulin minden sejtben megtalálható, és egy négy férőhelyes "csónakként" lebeg a sejt belsejében. Ha mind a négy helyre egy-egy kalciumion kerül, a csónak "megtelik", s terhénél fogva megszűnik lebegni: "leülepedik" a sejtbelső valamelyik receptorára. A kalmodulin-receptor kapcsolódás különböző folyamatokat indít meg a sejt belsejében — hasonlóan a másik "második küldönc", a cAMP indukálta változásokhoz. A kalmodulin felfedezése lehetővé tette a kalciumion évtizedek óta ismert, sokrétű élettani hatásának molekuláris szintű magyarázatát. íme, néhány a legfontosabb kalcium-kalmodulin által befolyásolt folyamatokból. A sejtek fő tápanyaga a szőlőcukor. Hogy utánpótlása biztosítva legyen akkor is, ha a szervezetünk cukorfelvétele a táplálékkal szünetel (alvás, éhezés), a májsejtek egy összetett szénhidrát, a glikogén formájában képesek elraktározni a szőlőcukrot. Szükség esetén egy enzim segítségével a glikogén gyorsan szőlőcukorrá alakítható át. Erről az enzimről kiderült, hogy több alapegységből áll, s egyik alapegysége azonos a kalmodulinnal. Azaz: szervezetünk egyenletes szőlőcukor-ellátásában a kalciumionok, illetve az őket befogadó kalmodulin kulcsszerepet játszik. Szervezetünk bizonyos sejtjei, s nemcsak a belső elválasztásé mirigyek sejtjei, folyamatosan termelnek olyan biológiailag aktív anyagokat, melyek a sejtből kiszabadulva, más sejtek életműködését alapvetően befolyásolják. Ezek az anyagok a sejten belül kis hólyagocskákban helyezkednek el. A hólyagocskák, mintegy sejtbeli "csőpostán", parányi csövecskék segítségével jutnak el a sejthártyáig, hogy azzal összeolvadva, tartalmuk a sejtkörüli térbe, gyakorlatilag a vérkeringésbe ürülhessen ki. E 20 A HÉT
