Японець Йосінорі Осумі присудив Нобелівську премію з медицини за роботу з аутофагії
Нобелівський 2016 рік
Японський дослідник Йосінорі Осумі в понеділок отримав Нобелівську премію з медицини за відкриття механізмів аутофагії в клітинах еукаріотів
Рідкісний факт: він один. Цього року Нобелівську премію з фізіології та медицини присудили одній особі, а не групі дослідників, як це було з 2010 року. Йошинорі Осумі, 71-річний біолог, член Токійського технологічного інституту, заявив був обраний Нобелівською асамблеєю Інституту Каролінської у Швеції за його новаторську роботу з аутофагії, механізму, який відбувається всередині всіх еукаріотичних клітин. "Той факт, що Йосінорі Осумі був єдиним переможцем, свідчить про те, наскільки він був піонером у цій галузі, в той час, коли це мало кого цікавило", - коментує Брижит Галліо, яка проводить дослідження з автофагії в Женевському університеті.
Автофагія - це біологічний процес, який спостерігається у всіх клітинах, що мають ядро - так звані «еукаріоти» - наприклад, дріжджі, амеби, клітини комах, жаби або навіть клітини людини. Слово “автофагія” походить від давньогрецької мови і означає “хто їсть себе”. Нічого спільного з поганим фільмом жахів: автофагія - це сміттєвий механізм, необхідний для "гарної форми" клітин, який дозволяє їм усувати свої відходи.
Завод з переробки відходів
Протягом свого життя клітина синтезує необхідні їй молекули, такі як білки, вуглеводи та жири, з поживних речовин, отриманих з їжею, і розщеплює ті, які занадто старі або пошкоджені. "Накопичення цих невідповідних білків призводить до утворення агрегатів, токсичних для клітини", - пояснює біолог. Вони «очищаються» через аутофагію, утворюючи пухирець, який захоплює ці відходи, аутофагосому, і переносить їх в іншу пухирець, лізосому, яка виконує роль переробного заводу ». Лізосома справді містить ферменти, які розщеплюють білки на дрібні шматочки. Але в клітині, використовуючи формулу хіміка Антуана Лавуазьє, «нічого не втрачається, нічого не створюється, все перетворюється»: ці шматочки, амінокислоти, використовуються клітиною для виробництва нових білків.
"Стрес активує аутофагію у еукаріотів", - пояснює Бріжит Галліот. Наприклад, температурний шок, дисбаланс солі або цукру, нестача кисню - це все, що викликає події. Автофагію дуже легко викликати в лабораторії ".
Дослідження на мутантах
Автофагія не є першим Нобелем, оскільки бельгійський біохімік Крістіан де Дюве - перший, хто вживав термін автофагія - був удостоєний престижної премії в 1974 році за відкриття лізосоми в 1950-х і 1960-х роках. Але це було зроблено лише до японський професор через тридцять років зрозумів етапи самоочищення клітини. Після трьох років навчання в університеті Рокфеллера в Нью-Йорку, молодий Йосінорі Осумі повернувся до Японії в 1988 році. Він створив свою власну дослідницьку групу в Університеті Токіо для вивчення аутофагії в еукаріотичній клітині дріжджів із хліба та пива "Saccharomyces cerevisiae".
Використовуючи дріжджі як біологічну модель, японському біологу вдалося отримати мутантні версії "S. cerevisiae ", при якому він більше не спостерігає аутофагію жовчного міхура. Завдяки генетичному дослідженню цих мутантів він виявив п’ятнадцять генів, які є важливими для правильного функціонування аутофагії у еукаріотів. Свої результати він опублікував у 1993 році в журналі FEBS LETTERS. "Дослідження аутофагії було особливо складним технічно, оскільки це перехідний процес, весь час у русі, з пухирцями, які постійно утворюються і зникають", - зазначає Бріжит Галліот. Ця складність спостереження вимагала пошуку таких інструментів, як флуоресцентні детектори, що використовуються сьогодні дослідниками, які інтегруються з везикулами аутофагії та відстежують їх, пояснює вона.
Бум автофагії
"Дослідження аутофагії пережили" бум "за останні десять років, тому що чим більше цей процес вивчався, тим більше ми розуміли, що він брав участь у багатьох функціях живих істот", - говорить біолог. Автофагія знаходиться на перехресті між метаболізмом клітини, розвитком організму та його старінням ".
Зокрема, аутофагія відіграє дуже важливу роль у «формі» клітини з часом. "Накопичення агрегатів старих білків у клітині є однією з основних причин старіння", - пояснює Бріджит Галліот. Але аутофагія перешкоджає їх утворенню. Крім того, аутофагія особливо активізується, коли немає поживних речовин, тобто під час голодування. Тому важливо обмежити перекуси та “швидкість” між прийомами їжі. Деякі дослідники навіть сподіваються знайти препарат, що імітує пост, щоб стимулювати аутофагію в клітинах і, отже, сповільнювати старіння ".
І якщо агрегати накопичуються у клітині, яка старіє, остерігайтеся проблем. Женевський біолог нагадує, що деякі з цих кластерів білків відповідають за розвиток нейродегенеративних захворювань, таких як хвороби Паркінсона та Альцгеймера. Відкриття Йосінорі Осумі заклало основу для галузі досліджень, яка виходить далеко за рамки стресу пивних дріжджів.