Ответ на вопрос
Хегеманн, Петер
Пе́тер Хе́геманн (нем. Peter Hegemann; род. 11 декабря 1954) — немецкий биофизик и биохимик, профессор Берлинского университета имени Гумбольдта. Один из открывателей светоуправляемых ионных каналов — каналородопсинов, ставших основой оптогенетики. Лауреат Нобелевской премии по физиологии или медицине 2026 года совместно с Карлом Дейссеротом и Георгом Нагелем[2].
Общие сведения
Что важно знать
| Петер Хегеманн | |
|---|---|
| нем. Peter Hegemann | |
| Дата рождения | 11 декабря 1954 (71 год) |
| Страна | |
| Научная сфера | биофизика, биохимия, фотобиология, оптогенетика |
| Место работы | |
| Образование | |
| Учёная степень | доктор естественных наук |
| Учёное звание | профессор |
| Научный руководитель | Дитер Остерхельт |
| Известен как | один из открывателей каналородопсинов и основоположников оптогенетики |
| Награды и премии |
Премия Лейбница (2013) Brain Prize (2013) Премия Шао (2020) Премия Ласкера (2021) Нобелевская премия по физиологии или медицине (2026) |
Биография
Петер Хегеманн родился 11 декабря 1954 года в Мюнстере в семье врачей. Хегеманн ещё во время учёбы в школе заинтересовался естественными науками — прежде всего химией, физикой и биологией[3][4].
Изучал химию в Мюнстерском университете, затем продолжил обучение в Мюнхенском университете имени Людвига и Максимилиана. В 1980 году получил диплом по биохимии[5].
Научную работу выполнял в Институте биохимии Общества Макса Планка в Мартинсриде в лаборатории Дитера Остерхельта, одного из исследователей микробных родопсинов. Хегеманн изучал галородопсин — светоуправляемый белок, переносящий ионы хлора через клеточную мембрану. В 1984 году защитил диссертацию, посвящённую структуре и функции этого белка[3][4].
В 1985—1986 годах работал в физическом подразделении Сиракузского университета в США у Кеннета Фостера, где занимался количественной фотобиологией. После возвращения в Германию в 1986 году возглавил собственную исследовательскую группу в Институте биохимии Общества Макса Планка[3].
В этот период Хегеманн переключился с архейных родопсинов на механизмы светочувствительности одноклеточных зелёных водорослей, прежде всего Chlamydomonas reinhardtii. В 1992 году прошёл хабилитацию в Мюнхенском университете по результатам исследований молекулярных механизмов двигательных реакций микроорганизмов на свет[4].
В 1993 году стал профессором биохимии Регенсбургского университета. Там продолжил изучение фоторецепторов микроводорослей и механизмов фототаксиса. В 2004 году получил приглашение в Берлинский университет имени Гумбольдта, где с 2005 года занимает кафедру экспериментальной биофизики[6].
С 2012 года Хегеманн также сотрудничал с исследовательским кампусом Janelia Медицинского института Говарда Хьюза в США. В 2016 году стал профессором нейронаук Hertie в Берлинском университете имени Гумбольдта[7].
Научная деятельность
Основное направление исследований Хегеманна — молекулярные механизмы восприятия света живыми клетками. Он изучал микробные и водорослевые родопсины, электрические реакции клеточных мембран на освещение и возможность применения светочувствительных белков для управления физиологическими процессами[8].
Исследования фоторецепторов водорослей
Изучением светового поведения Chlamydomonas reinhardtii Хегеманн начал заниматься в середине 1980-х годов. Одноклеточная водоросль способна изменять направление движения в зависимости от интенсивности освещения. Хегеманн исходил из предположения, что её фоторецептор может относиться к семейству микробных родопсинов[3].
Вместе с коллегами он проводил электрофизиологические исследования фототаксиса Chlamydomonas. Эксперименты показывали, что свет вызывает быстрые электрические изменения в мембране клетки, однако молекулярная природа соответствующего рецептора длительное время оставалась неизвестной[9].
В 1995 году группа Хегеманна описала один из предполагаемых родопсиновых фоторецепторов водоросли. В дальнейшем оказалось, что ключевую роль в генерации световых токов играют другие родственные белки, исследования которых привели к открытию каналородопсинов[3].
Открытие каналородопсинов
Около 2000 года группа Хегеманна выявила в Chlamydomonas последовательности ДНК, кодирующие белки, родственные бактериородопсину. Для определения их функции Хегеманн начал сотрудничать с Георгом Нагелем и Эрнстом Бамбергом, специализировавшимися на электрофизиологическом исследовании мембранных белков[3].
В 2002 году Нагель, Хегеманн и их коллеги сообщили в журнале Science о каналородопсине-1 (ChR1). Экспрессия соответствующего белка в яйцеклетках Xenopus laevis показала, что он образует непосредственно открываемый светом ионный канал, преимущественно проводящий протоны[10].
В следующем году исследователи охарактеризовали каналородопсин-2 (ChR2). В отличие от ChR1 он обеспечивал значительный поток одно- и двухвалентных катионов и быстро открывался после поглощения фотона. Было также показано, что ChR2 сохраняет функциональность при экспрессии в клетках млекопитающих[11].
Способность ChR2 преобразовывать световой импульс непосредственно в изменение электрического потенциала клетки сделала его удобным инструментом для искусственного управления возбудимыми клетками[8].
Развитие оптогенетики
На основе каналородопсинов возникла оптогенетика — метод, позволяющий генетически наделять выбранные клетки светочувствительными белками и затем управлять их активностью с помощью света.
В 2005 году группа Карла Дейссерота продемонстрировала, что введение гена ChR2 позволяет с миллисекундной точностью вызывать потенциалы действия в культивируемых нейронах с помощью синего света. Для этих исследований использовалась созданная на основе работ Нагеля и Хегеманна конструкция каналородопсина[12].
В дальнейшем Хегеманн и Дейссерот сотрудничали в изучении молекулярной структуры и физических свойств каналородопсинов. Их группы создавали изменённые варианты белков с другими спектральными характеристиками, скоростью открытия и закрытия каналов и избирательностью по отношению к ионам[8].
Развитие этих инструментов позволило включать и выключать определённые группы нейронов с высокой пространственной и временной точностью. Метод стал использоваться для исследования нейронных цепей, участвующих в движении, памяти, обучении, эмоциях и поведении, а также для изучения механизмов эпилепсии, болезни Паркинсона, депрессии и других неврологических и психических расстройств[13].
Одним из прикладных направлений исследований стало использование светочувствительных белков для восстановления функций повреждённых органов чувств. Экспериментальные оптогенетические методы исследуются, в частности, как потенциальный способ частичного восстановления зрения при дегенеративных заболеваниях сетчатки[14].
Нобелевская премия
5 октября 2026 года Нобелевская ассамблея Каролинского института объявила Петера Хегеманна, Георга Нагеля и Карла Дейссерота лауреатами Нобелевской премии по физиологии или медицине. Официальная формулировка — «за открытия, касающиеся светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики»[13].
Нобелевский комитет отметил последовательность открытий, приведших к появлению нового метода исследования нервной системы. Хегеманн и Нагель выявили и функционально охарактеризовали каналородопсины водорослей, а Дейссерот применил эти светоуправляемые белки для управления активностью нервных клеток. На этой основе был разработан набор методов, позволяющих устанавливать причинную связь между активностью определённых нейронных цепей и поведением[15].
Общий размер премии в 2026 году составил 12 млн шведских крон[16].
Членство в научных организациях
В 2012 году Хегеманн был избран членом Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина». С 2014 года состоит в Европейской организации молекулярной биологии (EMBO) и Берлинско-Бранденбургской академии наук[4].
В 2022 году был избран международным членом Национальной академии наук США и членом Американской академии искусств и наук[4].
Награды и признание
- Медаль Отто Гана Общества Макса Планка (1984)[4].
- Премия Уайли (2010, совместно с Георгом Нагелем и Эрнстом Бамбергом) — за открытие каналородопсинов[17].
- Премия Карла Хайнца Беккуртса (2010, совместно с Георгом Нагелем и Эрнстом Бамбергом)[4].
- Премия Клауса Иоахима Цюльха (2012, совместно с Карлом Дейссеротом, Георгом Нагелем и Эрнстом Бамбергом)[18].
- Премия имени Готфрида Вильгельма Лейбница (2013)[6].
- Премия Луи Жанте в области медицины (2013, совместно с Георгом Нагелем)[19].
- Brain Prize (2013, совместно с Эрнстом Бамбергом, Эдвардом Бойденом, Карлом Дейссеротом, Георгом Нагелем и Геро Мизенбёком)[20].
- Берлинская научная премия (2015)[4].
- Премия Мэссри (2016)[4].
- Премия Харви (2016; вручена в 2017 году, совместно с Карлом Дейссеротом) — за исследования опсинов и развитие оптогенетики[21].
- Медаль Менделя Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина» (2017).[22]
- Международная премия Гайрднера (2018)[8].
- Медаль Отто Варбурга (2018)[23].
- Премия Румфорда Американской академии искусств и наук (2018)[4].
- Warren Alpert Foundation Prize (2019, совместно с Эдвардом Бойденом, Карлом Дейссеротом и Геро Мизенбёком)[24].
- Премия Шао в области наук о жизни и медицины (2020, совместно с Геро Мизенбёком и Георгом Нагелем) — за развитие оптогенетики[25].
- Премия Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (2021, совместно с Дитером Остерхельтом и Карлом Дейссеротом)[26].
- Премия Луизы Гросс Хорвиц (2022)[4].
- Нобелевская премия по физиологии или медицине (2026, совместно с Карлом Дейссеротом и Георгом Нагелем) — за открытия в области светоуправляемых ионных каналов и оптогенетики[13].
Избранные научные работы
- Deininger W., Kröger P., Hegemann U., Lottspeich F., Hegemann P. Chlamyrhodopsin represents a new type of sensory photoreceptor (англ.) // The EMBO Journal. — 1995. — Vol. 14, no. 23. — P. 5849—5858. — doi:10.1002/j.1460-2075.1995.tb00273.x.
- Nagel G., Ollig D., Fuhrmann M., Kateriya S., Musti A. M., Bamberg E., Hegemann P. Channelrhodopsin-1: a light-gated proton channel in green algae (англ.) // Science. — 2002. — Vol. 296, no. 5577. — P. 2395—2398. — doi:10.1126/science.1072068.
- Nagel G., Szellas T., Huhn W., Kateriya S., Adeishvili N., Berthold P., Ollig D., Hegemann P., Bamberg E. Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2003. — Vol. 100, no. 24. — P. 13940—13945. — doi:10.1073/pnas.1936192100.
- Hegemann P., Nagel G. From channelrhodopsins to optogenetics (англ.) // EMBO Molecular Medicine. — 2013. — Vol. 5, no. 2. — P. 173—176. — doi:10.1002/emmm.201202387.
Примечания
Ссылки
- Peter Hegemann (нем.). Leopoldina.
- Prof. Dr. Peter Hegemann (нем.). Humboldt-Universität zu Berlin.
- Peter Hegemann (англ.). The Brain Prize.
Дополнительно по теме
 | |
|---|---|
| В библиографических каталогах |
|
Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ». Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ». |