ЭГР, ПИТЕР

ЭГР, ПИТЕР (Agre, Peter) (р. 1949) (США). Нобелевская премия по химии, 2003 (совместно с Р.Маккинноном).

Родился 30 января 1949 в г. Нортфилде (Миннесота). В 1964–1967 учился в средней школе (Высшая школа Теодора Рузвельта), а затем по стопам отца Кортленда Эгра, преподавателя химии в Аугсбург-колледже, поступил туда в 1967 и окончил со степенью бакалавра химии в 1970.

Затем учился медицине в университете Джонса Хопкинса (1970–1974) и там же стажировался в фармакологической лаборатории у Педро Катрекасаса (1974–1975).

В 1975–1978 Эгр – интерн при клинике университета Кейз-Вест Резерв в Кливленде, проходил постдокторскую практику на медицинском факультете в отделении гематологии и онкологии университета Северной Каролины в Чапел-Хилле (1978–1980). В Чапел-Хилле стал ассистентом (1980–1981), однако тяга к alma mater привела его в 1981 вновь в университет Джонса Хопкинса, где он прошел путь от инструктора (1981–1983) и ассистента (1984–1988) до профессора кафедры клеточной биологии и анатомии (1988–1993). С 1983 по 1990 читал курс лекций по патофизиологии человека.

В ходе своих исследований в совершенстве овладел методами идентификации, очистки и описания мембранных протеинов, а потому всем ходом научной деятельности был подготовлен к открытию мембранного белка, аквапорина 1, которое состоялось в 1988.

Как известно, живые клетки разделены между собой липидным бислоем мембраны. Внутри клеток есть мембраны, отделяющие их органеллы – ядро, митохондрии и хлоропласты. Липидный бислой непроницаем для воды, ионов и других полярных частиц. Перенос веществ внутрь клетки осуществляется посредством мембранных насосов типа Na⁺,K⁺ АТФазы, открытой Й.Скоу (Нобелевский лауреат, 1957), через каналы, специфические для разных частиц.

Существование водных каналов было постулировано еще в 19 в. Э.Брюкке (1843), В.Оствальдом (Нобелевский лауреат по химии, 1890) и В.Пфеффером (1877). Водные каналы необходимы клетке для регуляции ее объема и внутреннего осмотического давления и требуются организму для вывода мочи. Водные каналы должны присутствовать в любых организмах от бактерий до человека.

С середины 20 в. и за последующие 30 лет было найдено, что вода быстро проникает через мембранные поры красных кровяных телец (до 109 молекул в секунду через одну пору), которые непроницаемы для протонов и других ионов, однако никто не смог идентифицировать водные каналы, а потому даже сама концепция водных каналов многими подвергалась сомнению.

Эгру выпала удача открытия водных каналов. С середины 1980-х он приступил к изучению антигенов мембран красных кровяных клеток и в 1988 сумел выделить неизвестный мембранный протеин CHIP28 с молекулярной массой 28 000. Уже в следующем году он установил, что этот белок есть не что иное, как водный канал, который так долго искали. Белок получил название аквапорина 1.

Это был ключевой момент в изучении клеточных водных каналов. Вскоре только в тканях человека было обнаружено по крайней мере 11 аналогов аквапорина 1, причем ряд из них связан с появлением тех или иных заболеваний. В клетках растений разных аквапоринов еще больше, до 35, как это было продемонстрировано на модельном растении Arabidopsis thaliana.

Физиологическую роль аквапоринов можно наглядно продемонстрировать на примере почек. Они осуществляют ресорбцию 150–200 литров воды ежедневно, и выполняют эту функцию, как оказалось, аквапорины 1 и 2. Первый из них работает в проксимальном отделе, а второй в собирательных протоках. Действие аквапорина 2 в мембранах плазмы регулируется вазопрессином, и вариация уровня аквапорина ассоцируется с нефрогенным диабетом, а также с хронической сердечной недостаточностью.

В 2000–2001 была установлена трехмерная структура аквапорина 1 и некоторых других родственных канальных протеинов бактерий. На этой основе предложено объяснение механизма действия этого белка. Таким образом, за десять с небольшим лет, прошедшие с момента открытия Эгра, было достигнуто понимание свойств водного канала почти на атомном уровне. Становится все более понятным, каким образом функционирует эта «молекулярная машина».

В дальнейшем Эгр получил два американских патента по выделению, клонированию и действию аквапоринов 1 и 5.

Эгр стал профессором кафедры биологической химии и медицины университета Джонса Хопкинса в 1993 и остается в этой должности в настоящее время. В 2001 он обобщил свои исследования в области аквапоринов в книге Аквапорины, текущие проблемы мембран. Опубликовал около 200 работ (из них 31 обзор и 3 книги).

В 2000 Эгр избран в Национальную академию наук США, а в 2003 – в Академию наук и искусств США. Член Американских обществ клеточной биологии, клинических исследований, нефрологии, биохимии и молекулярной биологии, а также Американского физиологического общества.

В 2003 Эгру вместе с Р.Маккинноном присуждена Нобелевская премия «за открытия, связанные с ионными каналами в клеточных мембранах: за открытие водных каналов».

Работы: Denker B.M., Smith B.L., Kuhajda F.P. and Agre P. Identification, purification, and partial characterization of a novel Mr 28,000 integral membrane protein from erythrocytes and renal tubules, J. Biol. Chem. 263, 15634–15642 (1988); Murata K., Mitsuoka K., Hirai T., Walz T., Agre P., Heymann J.B., Engel A. and Fujiyoshi Y. Structural determinants of water permeation through aquaporin-1, Nature, 407, 599-605; 2000; Hohmann S., Nielsen S., and Agre P., eds. Aquaporins, Current Topics in Membranes, vol. 51, San Diego CA: Academic Press, 2001; Agre P., King L.S., Yasui M., Guggino W.B., Ottersen O.P., Fujiyoshi Y., Engel A. and Nielsen S. Aquaporin water channels – from atomic structure to clinical medicine, J Physiol. 542, (2002).

Кирилл Зеленин