Ülikooli väisav nobelist Edmond H. Fischer: Mees, kelle avastused tõid loodusteadustesse uue ajastu

Homme, 8. novembril algusega kell 15 peab Chemicumis avaliku loengu 1992. aastal Nobeli meditsiinipreemia pälvinud Edmond H.Fischer. Tartu Ülikooli teadur Darja Lavõgina kirjutab Novaatoris, miks selle mehe avastused on loodusteadusi nii oluliselt muutnud.

1992. aastal said Edmond. H. Fischer ja Edwin G. Krebs Nobeli preemia, nende preemia puhul tuleb välja tuua kaks märksõna: fosforüleerimine ja proteiinkinaasid.

Mis on fosforüleerimine?

Kõik oleme koolis õppinud bioloogiat, me teame, mis on rakk. Rakk on organismi ehitusüksus, elusorganismid koosnevad rakkudest. Elusorganism on nagu mitmekorruseline maja, milles on palju erinevaid kortereid – rakke.[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"37909","attributes":{"alt":"","title":"","class":"media-image","typeof":"foaf:Image","wysiwyg":1}}]]

Korteri püsimise seisukohalt on oluline see, millest on tehtud lagi ja põrand (rakumembraan) ning kust saadakse raha, energia (ATP, süsivesikud) ja info (DNA) remondi jaoks. Kuid elamise korteris teevad mugavaks igasugused masinad ja aparaadid, mis korteris on – alates mikrolaineahjust kuni pesumasinani välja. Rakkudes on sellisteks masinateks valgud. Rakkudes saavad valgud oma ülesandeid õigeaegselt ja täpselt täita tänu sellele, et valgud on paindlikud – paindlikud otseses mõttes, kuna oma keemilisest ehitusest ja ruumi kolmemõõtmelisusest tingituna võivad valgud omada väga erinevat kuju.

Üks ja seesama valk võib olenevalt tingimustest oma kuju oluliselt muuta – seejuures toimuvad muutused sageli just valgu sees, mitte pinnal. Nii ka masinad meie korterites oma töö jooksul väliskuju enamasti ei muuda, kuid töötava masina sees toimuvad mitmed protsessid, mis mittetöötava masina sees ei toimu.

Masina käivitamiseks või seiskamiseks on masinal olemas lüliti, mille vajutamisel antakse masinale käsk käivituda või välja lülituda. Ka rakus peab valk omama võimalust olla vastavalt "välja lülitatud" või "sisse lülitatud" ning seisundi muutus peaks toimuma adekvaatselt.

Fosforüülrühma lisamine valgu koostisse ongi üks võimalus, mis lubab pöörduvalt muuta valgu ruumilist kuju.

Biofüüsika seisukohalt on seejuures oluline see, et fosforüülrühm on negatiivse laenguga, seepärast paneb see teisi laetud rühmi valgu sees ümber paiknema - nagu ikka, samanimelised laengud tõukuvad, erinimelised tõmbuvad.

Fosforüülrühm käitub seega valkude jaoks lülitina, mis lubab valgul hakata osalema mingisuguses protsessis rakus (nt kasv, paljunemine) – või siis vastupidi, seab valgu "puhkeseisundisse".

Valkude puhul on tähtis ka see, et kuju muutmine oleks pöörduv: kui valk jääb ühte seisundisse püsima, siis raku jaoks tähendab see mõttetut ressurssikulu. Valk on raku jaoks üsna "kallis", seega pole mõtet valku ekspluateerida rohkem või vähem kui vaja, iga ülesande kordamise jaoks ei jõua rakk uut valku toota. Analoogia põhjal võib öelda, et ühte masinat me tahaks kasutada mitmekordselt ning säästmise nimel järgneb sisselülitamisele väljalülitamine ja vastupidi.

Nii olemegi jõudnud esimese verstapostini Fischeri ja Krebsi töös: 1950ndatel aastatel avastasid nad, et fosforüülimine on universaalne mehhanism valkude kuju muutmiseks. Samuti näitasid nad, et fosforüülimine on pöörduv: normaalselt funktsioneerivas rakus käivituvad mehhanismid, mis viivad fosforüüli äravõtmiseni ning valgu esialgse kuju taastamiseni.

Edasi loe Novaatorist!