ЭКСЕЛ, РИЧАРД

ЭКСЕЛ, РИЧАРД (Axel, Richard) (р. 1946) – американский биохимик, Нобелевская премия по физиологии и медицине, 2004 (совместно с Линдой Бак).

Родился 2 июля 1946 в Бруклине, районе Нью-Йорка, где селились прибывавшие из Европы иммигранты, в семье беженцев из оккупированной гитлеровцами Польши. Отец его был портным. В 11 лет Эксел уже начал работать посыльным, развозя вставные челюсти клиентам местного дантиста, через год стелил полы на стройке, еще через год продавал колбасу в лавке. Хозяин лавки, русский иммигрант по имени Владимир, познакомил его с классической музыкой, от него он впервые услышал о Шекспире – нарезая колбасу, Владимир декламировал стихи и пьесы Шекспира.

Местная школа в Бруклине, где учился Эксел, настояла на том, чтобы его перевели в школу для одаренных детей на Манхеттене, здесь для него мир Бруклинских улиц сменился миром музыки, литературы и театра. Он стал постоянным посетителем Нью-Йоркской центральной публичной библиотеки и Метрополитен Оперы, разрывался между наукой и литературными амбициями. Победила наука

В возрасте 21 года Эксел закончил Колумбийский университет в Нью-Йорке в и затем медицинскую школу университета Дж.Гопкинса в Балтиморе. Научной деятельностью начал заниматься в Колумбийском университете, где в 1978 стал профессором кафедры патологии и биохимии и вся его последующая научная деятельность связана с Колумбийским университетом. С 1999 работает в медицинском институте им. Говарда Хьюза Колумбийского университета.

Исследователи многих стран на протяжении десятилетий пытались выяснить механизм работы рецепторов обоняния, с помощью которых человек ориентируется в окружающем мире. При этом они выяснили, что рецепторные клетки органов обоняния, улавливающие молекулы запахов, расположены в верхней части носовой полости и посылают сигналы о запахах в специальный отдел головного мозга, так называемую зону обоняния или луковицу. Выяснились также многие важные детали организации системы распознавания запахов, однако основной алгоритм работы этой системы не был понятен.

Эксел и Бак сумели найти решение этой проблемы и разгадать загадку обоняния. Их исследования показали, что не менее 3% генов подопытных мышей связаны с рецепторами обоняния, которые являются приемниками информации о различных запахах и обслуживают их. Эти крупные рецепторы, расположенные на поверхности клеток, находятся в верхней части носового эпителия и реагируют на различные запахи, проходящие через нос. Существует от 1000 до 1500 рецепторов обоняния, причем ученые выяснили, что на различные запахи реагируют разные рецепторы. Эксел и Бак показали, что каждый тип клеток органов обоняния соответствует определенному виду рецепторов, они объяснили также, каким образом люди сохраняют в памяти обонятельные образы различных запахов в отсутствие издающих их предметов, например, запахи летних цветов, фруктов или вин.

Эксел и Бак исследовали, как различные ароматы и феромоны (вещества, вырабатываемые железами животных), зафиксированные рецепторами в носу, трансформируются и интерпретируются мозгом. Они смогли выделить семейство генов, генерирующих протеины, которые улавливают запахи. При этом выяснилось, что люди и особенно животные способны обнаруживать тысячи разных вкусов и запахов, которые действуют как феромоны и при этом стимулируют различные химические реакции или физиологически воздействуют на рецепторы обоняния, и малейшее изменение в структуре одоранта, придающего особый запах веществу, меняет восприятие его аромата, к примеру, с запаха лимона до запаха пота (см. также ЗАПАХ И ВКУС).

Эксель и Бак показали, что такие изменения в химической структуре одоранта активизируют различные комбинации обонятельных рецепторов, а большие количества пахучего вещества влияют на больший набор рецепторов. Этим объясняются вариации восприятия одного и того же вещества. Так, высококонцентрированный индол пахнет гнилью, тогда как его легкое дуновение воспринимается как аромат цветов.

Обрабатывая нейроны подопытных животных набором различных одорантов, они создали нашли метод, позволявший видеть, какие нервные клетки возбуждаются в ответ на тот или иной запах. Когда молекула одоранта соединялась с соответствующим ей рецептором, нервные клетки реагировали на это открытием кальциевых каналов и направлением потока ионов кальция внутрь клетки. При этом этот поток преобразовывался в слабый электрический ток, передаваемый по аксону как нервный сигнал. Этот метод позволил количественно измерить поток ионов кальция и показал, как обонятельная система использует комбинаторную систему кодирования запахов.

Нобелевская премия 2004 по физиологии и медицине была присуждена Экселу вместе с Линдой Бак за вклад в изучение рецепторов запахов организации системы органов обоняния. Первая их статья, раскрывающая тайну обоняния, была опубликована за 13 лет до этого события, в 1991.

Ричард Эксел продолжает работать медицинском институте Говарда Хьюза в Колумбийском университете

Член Национальной Академии наук, Американской Академии Наук и искусств, Американского философского общества.

Сочинения: Buck, L., and Axel, R. (1991) A novel multigene family may encode odorant receptors: a molecular basis for odor recognition. Cell, 65: 175–187; Dulac, C., and Axel, R. (1995) A novel family of genes encoding putative pheromone receptors in mammals. Cell, 83:195–206; Gogos, J.A., Osborne, J., Nemes, A., Mendelsohn, M., Axel, R. (2000) Genetic ablation and restoration of the olfactory topographic map. Cell, 103:609–620.

Анна Панкратова