Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

«Нобелевка» по медицине – 2016: подробности

Нобелевская премия по медицине и физиологии 2016: за самоедство

Виктор Лебедев, «Биомолекула»

В 2016 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине присудили профессору Токийского технологического института Ёсинори Осуми. Японский ученый удостоился ее за свои фундаментальные работы, объяснившие миру, как происходит аутофагия – ключевой процесс переработки и реутилизации клеточных компонентов. (Аутофагия в переводе с греческого означает «поедание себя» или «самоедство».)

Ёсинори Осуми стал четвертым японцем, которому присвоена Нобелевская премия по медицине и физиологии. Первым был Судзуми Тонегава: за открытие генетического принципа образования разнообразных антител. Затем в 2012 году премию получил Синъя Яманака за работу с индуцированными стволовыми клетками, о чем «биомолекула» уже писала [1]. Год назад лауреатом премии стал Сатоси Омура, вложивший в руки врачей новое оружие для борьбы с червями-паразитами, вызывающими заболевания у людей [2]. Интересно, что за такой короткий срок сразу три премии отправились в Страну Восходящего Солнца.

Аутофагия, за изучение которой вручена премия в этом году, – это совокупность процессов, позволяющих клетке при помощи лизосом избавляться от скоплений внутриклеточного «мусора» и пришедших в негодность органелл [3]. В ходе аутофагии компонент клетки, которому суждено быть уничтоженным, окружается двухслойной мембраной, формируя аутофагосому. На следующем этапе с аутофагосомой сливается лизосома, и лизосомные ферменты начинают расщеплять содержимое аутофагосомы до самых мелких молекул. Так клетка уничтожает старые или дефектные компоненты, а «останки» используются повторно. За открытие лизосом в свое время также была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине: в 1974 году ее получил бельгиец Кристиан де Дюв [4]. Он же, кстати, и придумал термин «аутофагия» в 1963 году. Так что, в определенном смысле, у премии, врученной в этом году, есть своя «нобелевская» история.

Сам процесс аутофагии был известен с 1960-х годов, но его молекулярные основы оставались для ученых неясными. Чтобы изучить, как протекает аутофагия, Осуми выбрал обычные пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae (рис. 1).

Autophagy1.jpg

Рисунок 1. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae – главные герои Нобелевской премии после самого лауреата. Рисунок с сайта tangledwing.tumblr.com.

В эксперименте он использовал не простые, а мутантные клетки дрожжей: они были лишены нескольких протеолитических ферментов. Кроме этого ученые дополнительно простимулировали аутофагию, поместив клетки в среду, бедную питательными веществами (а считалось, что клетка начинает заниматься «самоедством» именно в условиях голодания). В цитоплазме клетки стали возникать аутофагосомы, и через три часа вакуоли дрожжей целиком ими заполнились (рис. 2). Ученые исследовали образовавшиеся органеллы, и оказалось, что они по составу и химической активности не отличались от окружавшей их цитоплазмы. Это означало, что процесс аутофагии был приостановлен за счет недостатка протеолитических ферментов [5]. Они должны были поступать из лизосом, но вследствие генетического дефекта ферменты не были синтезированы клеткой.

Autophagy2.jpg

Рисунок 2. Дрожжевая клетка с вакуолью, заполненной аутофагосомами, в которых не происходит расщепления содержимого. Буквой V обозначена вакуоль, а буквами AB – аутофагосомы, которые не слились с лизосомами. Рисунок из [5].

В этой же работе были опубликованы данные о том, что ключевую роль для блокирования аутофагии у дрожжей сыграло отсутствие фермента протеиназы B, закодированного в гене PRB1. Еще через год были опубликованы данные о 15 ключевых генах, задействованных в аутофагии [6]. Дальнейшие исследования, которые с коллегами проводил Ёсинори Осуми, открыли сложный каскад биохимических реакций, позволяющий дрожжевым клеткам запускать процесс аутофагии [7].

Благодаря работам Ёсинори Осуми другие ученые получили инструменты для изучения аутофагии не только у дрожжей, но и у других живых существ, включая человека. В ходе дальнейших исследований было установлено, что аутофагия – это консервативный процесс, и у людей он происходит приблизительно так же. При помощи аутофагии клетки нашего тела получают недостающие энергетические и строительные ресурсы, мобилизуя внутренние резервы. Аутофагия задействована при удалении поврежденных клеточных структур, что важно для поддержания нормальной работы клетки. Также этот процесс – один из механизмов программируемой клеточной смерти. Нарушения аутофагии могут лежать в основе рака и болезни Паркинсона. Кроме этого, аутофагия направлена на борьбу с внутриклеточными инфекционными агентами, например, с возбудителем туберкулеза. Возможно, благодаря тому, что когда-то дрожжи открыли нам секрет аутофагии, мы получим лекарство от этих и других заболеваний.

Литература

  1. биомолекула: «Нобелевская премия по физиологии и медицине (2012): индуцированные стволовые клетки»;
  2. биомолекула: «Названы лауреаты Нобелевской премии-2015 по физиологии и медицине»;
  3. биомолекула: «Аутофагия, протофагия и остальные»;
  4. The Nobel prize in physiology or medicine 1974. Сайт Нобелевского комитета;
  5. Takeshige K., Baba M., Tsuboi S., Noda T., Ohsumi Y. (1992). Autophagy in yeast demonstrated with proteinase-deficient mutants and conditions for its induction. J. Cell. Biol. 119, 301–311;
  6. Tsukada M. and Ohsumi Y. (1993). Isolation and characterization of autophagy-defective mutants of Saccharomyces cervisiae. FEBS Lett. 333, 169–174;
  7. Mizushima N., Noda T., Yoshimori T., Tanaka Y., Ishii T., George M.D. et al. (1998). A protein conjugation system essential for autophagy. Nature. 395, 395–398.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 04.10.2016


Читать статьи по темам:

премия молекулярная биология Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Назван лауреат Нобелевской премии по медицине

Нобелевскую премию по физиологии и медицине получил Йосинори Осуми за раскрытие механизма аутофагии, процесса переработки ненужных частей клетки внутри лизосом или вакуолей.

читать

Премия за репарацию ДНК: подробности

Разделившие Нобелевскую премию по химии за 2015 год ученые независимо друг от друга описали и объяснили механизмы, с помощью которых клетки «чинят» свою ДНК и, таким образом, защищают генетическую информацию от повреждений.

читать

Нобелевскую премию по химии дали за «ремонт ДНК»

Лауреатами этого года стали швед Томас Линдаль, гражданин США Пол Модрич и американец турецкого происхождения Азиз Санкар – «за исследование механизмов репарации ДНК».

читать

Премия за исправление ошибок

Премию Президента РФ в области науки и инноваций получил старший научный сотрудник ИБиФМ СО РАН Никита Кузнецов за изучение механизмов репарации ДНК.

читать

Нобелевские пузырьки

Секретарь Нобелевского комитета, который по традиции должен объявить лауреатов на всех языках, которыми владел Нобель, говоря по-русски, упомянул «транспорт пузырьков». На самом деле в русской научной терминологии давно существует понятие «везикулярный транспорт».

читать