Doktor Savani Anbalagan z Wydziału Biologii zakwestionował nagrodzone Noblem odkrycie w dziedzinie medycyny i fizjologii z 2019 roku. Dotyczyło ono wykrywania tlenu przez komórki. Naukowiec uważa, że w każdej komórce istnieją receptory gazowe, które bezpośrednio reagują na obecność tlenu. Stan wiedzy na ten temat przyrównuje do hinduskiej opowiastki o ślepcach i słoniu.
– Tlen jest niezbędnym elementem wykorzystywanym przez komórki do produkcji paliwa biologicznego – tłumaczy dr Savani Anbalagan z Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii UAM. Zrozumienie tego, w jaki sposób komórki bezpośrednio wyczuwają tlen, może rzucić nowe światło na sygnalizację komórkową. Teoria naukowca z UAM została opublikowana w jednym z numerów czasopisma Amerykańskiego Towarzystwa Fizjologicznego.
Od momentu powstania życia gazy odgrywały kluczową rolę w ewolucji organizmów. Mechanizmy służące wyczuwaniu gazów powinny być zachowane we wszystkich organizmach, od bakterii po ludzi. Spośród gazów niezbędny do życia zwierząt jest tlen. Komórki potrzebują tlenu do generowania ATP, czyli paliwa dla komórek. Proces ten zachodzi w mitochondriach, które są obecne w każdej komórce zwierzęcej. Otto Warburg otrzymał Nagrodę Nobla w 1931 roku za odkrycie mitochondrialnego procesu enzymatycznego. Opisanie sposobu wykrywania tlenu przez kłębek szyjny i kontroli oddychania przez mózg doprowadziło do kolejnej Nagrody Nobla – dla Corneille'a Heymansa w 1938 roku. Odkrycie struktury hemoglobiny (białka transportującego tlen) również zostało wyróżnione Nagrodą Nobla – dla Maxa Perutza i Johna Kendrew w 1962 roku. W 2019 roku Nagroda Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii została przyznana Williamowi G. Kaelinowi Jr., Sir Peterowi J. Ratcliffe'owi i Greggowi L. Semenzie za przedstawienie sposobu rozpoznawania przez komórki zmian w poziomie tlenu i reagowania na nie. Odkrycia naukowców mają istotne przełożenie na badanie anemii, raka i wielu innych chorób.
Jak wspomina dr Anbalagan, Nagroda Nobla z 2019 roku wzbudziła w nim szereg wątpliwości, które skonkretyzowały się w trakcie jednego z wykładów prof. Zofii Szweykowskiej-Kulińskiej. Wówczas to naukowiec postawił sobie pytania: „Jeśli istnieje receptor dla tlenku azotu, gazu, to jaki jest receptor dla tlenu? Jak to się stało, że przy Nagrodzie Nobla z 1998 roku wspominano receptor dla tlenku azotu, ale Nagroda Nobla z 2019 roku milczy na temat receptora dla tlenu?”.
Receptory to białka osadzone na powierzchni komórki lub w cytoplazmie, uczestniczące w odbieraniu informacji z zewnętrz i przekazywaniu sygnału do wnętrza komórki. Istnieją różne rodzaje receptorów komórkowych: receptory wyczuwające RNA, receptory czułe na światło, grawitację itp.
– Bardzo mnie to dziwi – mówi dr Anbalagan. Pięć Nagród Nobla dotyczyło dwóch różnych gazów, ale tylko w przypadku jednego z nich wymieniono receptor. Naukowcy zidentyfikowali, w jaki sposób wyspecjalizowane komórki czuciowe u robaków mogą wyczuwać tlen za pomocą czujników, niestety większość badań na myszach i ludziach nie wspominała o receptorach tlenu.
Z niejasnych powodów, w przeciwieństwie do naukowców pracujących nad tlenkiem azotu, większość badaczy zajmujących się wykrywaniem tlenu u bakterii i bezkręgowców po prostu nie używa terminu „receptor”. Dlaczego miałoby tak być? Jak to się dzieje, że dla jednego gazu, tlenku azotu, używają terminu „receptor”, a dla innego gazu, tlenu, używają terminu „czujnik” lub „kompleks stresosomów”? Sytuacja przypomniała dr. Anbalaganowi znaną hinduską powiastkę o ślepcach i słoniu, którą opowiadano mu, kiedy był dzieckiem. Brzmi ona mniej więcej tak: Jest sześciu niewidomych mężczyzn, którzy nigdy nie widzieli słonia ani o nim nie słyszeli. Ni stąd, ni zowąd się na niego natykają. Próbują go zbadać, dotykając różnych części jego ciała. Ale każdy z nich inaczej interpretuje to, czego dotyka, i żaden z nich nie jest w stanie powiedzieć, jak wygląda całe zwierzę. Naukowiec zdał sobie sprawę, że używano kilku różnych terminów, ale wszystkie były po prostu synonimami pojęcia „receptor wiążący tlen”.
Na tym nie koniec, ponieważ badacz napotkał kolejną niespodziankę: dla danego ligandu (cząsteczki sygnalizacyjnej) receptory zwykle mają ewolucyjnie wykształconą, stałą domenę sygnalizacyjną. To tak, jakby jedynym sposobem, w jaki reagujemy na pożar, było użycie gaśnicy i nic więcej. Doktor Anbalagan zdał sobie jednak sprawę, że jeśli chodzi o tlen, jego receptory wydają się mieć wiele różnych domen sygnalizacyjnych. To tak, jakbyśmy używali nie tylko gaśnicy, ale także koca, wody, piasku itd.
zob. też Prof. Arasimowicz-Jelonek. Badania z tlenkiem azotu w tle
– Istnieje wiele publikacji na temat stresu tlenowego, a jego znaczenie zostało zbadane w praktycznie każdej poważnej chorobie. Jestem jednak zaskoczony, że większość ekspertów od stresu tlenowego nigdy nawet nie rozważała możliwości istnienia receptorów wiążących tlen w komórkach. Dlaczego tak się dzieje? Prawdopodobnie już w szkole uczono nas o tlenie jako źródle paliwa w mitochondriach i nie chcemy kwestionować status quo. Albo też cztery Nagrody Nobla związane z tlenem sprawiły, że naukowcy nie chcą zawracać sobie tym głowy – zastanawia się dr Anbalagan.
Jak podkreśla naukowiec, jego teoria nie kwestionuje faktu, że tlen uczestniczy w wytwarzaniu paliwa komórkowego.
– Teoria mówiąca, że gazy takie jak tlen mają receptory w prawie każdej komórce, może otworzyć nowe sposoby badania chorób, opracowywania nowych leków lub zrozumienia, dlaczego większość leków zawodzi w badaniach klinicznych. Niedawno odkryto, że komórki mogą produkować metan i etylen. Chcę poznać receptor dla każdego gazu w komórce i dowiedzieć się na przykład, jak wpływa to na rozwój mózgu – deklaruje.
Czy naukowiec z UAM faktycznie dokonał odkrycia? Czy Fundacja Nobla przeoczyła receptory wiążące tlen? Wreszcie czy – jak zapowiada dr Anbalagan – podręczniki biologii będą wymagać rewizji? Na te pytania zapewne już niedługo usłyszymy odpowiedzi. Naukowiec z UAM jest przekonany o swoich racjach.
Doktor Savani Anbalagan jest laureatem dwóch grantów NCN, nie uzyskał jeszcze stopnia doktora habilitowanego. Nadesłany tekst po redakcji publikujemy na jego prośbę, licząc na dyskusję w tej sprawie.
