Нобелевскую премию присудили за изучение механизма самопоедания клеток

Наука
премия по биологии, нобелевская премия по медицине, Йошинори Осуми, Yoshinori Ohsumi, аутофагия, аутофагични процессы, аутофагосом, изучение аутофагии, здоровый образ жизни, польза голодания, поститься

Нобелевский комитет по медицине и физиологии объявил, что лауреатом в 2016 году становится токийский ученый Йошинори Осуми (Yoshinori Ohsumi) за «открытие и изучение механизмов, лежащих в основе аутофагии – фундаментального процесса деградации и утилизации клеточных компонентов». Особенность этого присуждения в том, что пользу от исследований можно ощутить не в отдаленном будущем, как часто случается с фундаментальной наукой, а прямо сейчас. Ученый дает практические советы, как стать здоровее. К примеру, он обосновал, почему следует придерживаться поста и периодически подвергать собственный организм голоду. Осуми стал 39-м ученым за все время вручения премии, получившим ее единолично, а не в составе научной группы.
10 декабря 2016 года он на финальной церемонии получит 8 млн шведских крон (около $900 тыс.).

История вопроса

Термин «аутофагия» греческого происхождения, сочетает слова auto (сам) и phagein (есть). Таким образом, аутофагия означает самопоедание. Концепцию аутофагии начали разрабатывать в 1960-х, когда исследователи впервые увидели, как клетка может уничтожать собственный материал с помощью лизосом.
Детально разобраться в этом явлении исследователи не смогли. Это сделал в начале 1990-х Йошинори Осуми, который после серии опытов на пекарских дрожжах идентифицировал гены, ответственные за аутофагию. Впоследствии подобные механизмы он изучил и в человеческих клетках.
Открытие Осуми революционное, говорят в Нобелевском комитете. Оно дает понимание фундаментальной важности аутофагии во многих физиологических процессах, таких как адаптация к голоданию или реакция на инфекцию. Мутации в аутофагических генах становятся причинами неврологических заболеваний и рака.

Деградация – центральная функция всех живых клеток

Клетка способна избавляться от того, что в ней есть лишнего. Органеллы, определенные как вредные или ненужные, она перемещает в аутофагосомы, а из них – в лизосомы, где они и хранятся. Лизосомы содержат ферменты для переваривания своего содержания, например – поврежденных белков или органелл. Причем в процессе переваривания клетка обогащается веществами и строительным материалом для собственного восстановления и функционирования. Иными словами, клетка питается сама собой.

Революционный подход

Йошинори Осуми сосредоточился на процессе разрушения белка в вакуоли (аналог человеческой лизосомы у дрожжей). Он должен был «засечь» аутофагосом, когда он соберет «клеточный мусор» и попадет в вакуоль. Это не удавалось никому по вполне понятным причинам: когда аутофагосом наполняется поврежденным веществом и попадает в вакуоль, она его ферментирует и переваривает. Тогда профессор решил вмешаться в этот процесс. Он вывел мутированную форму дрожжей, которые не содержали фермент переваривания белка, а потом стимулировал начало аутофагии в клетке. И он достиг результата – вакуоль заполнилась аутофагосомами, но не смогла их уничтожить из-за отсутствия фермента. Таким образом аутофагосомы удалось четко зафиксировать под микроскопом. Осуми окончательно доказал, что процесс аутофагии действительно существует, а также смог начать глубокое изучение самого механизма.

Генетическая природа аутофагии

Осуми снова воспользовался выведенным штаммом дрожжей, который накапливает аутофагосомы. Он изучал действие разных генов и смотрел, какие из них снова запустят механизм аутофагии. В течение года ученый смог идентифицировать первые из этих генов, а также охарактеризовать белки, которые ими кодируются. Он доказал, что аутофагия контролируется каскадом белков и белковых комплексов, каждый из которых регулирует определенную стадию процесса от формирования аутофагосом к их перевариванию.

Аутофагия – важнейший механизм в наших клетках

После идентификации механизма аутофагии у дрожжей и доказательства, что в человеческих клетках этот процесс проходит идентично, ученые углубились в изучение влияния самопоедания клетки на организм человека, его функционирование, старение и болезни.
Благодаря Осуми и его последователям мы теперь знаем, что аутофагия может быстро обеспечить топливо для восстановления клеток, используя скрытые в лизосомах органические «отходы». При этом переживание организмом голода или других видов стресса приводит к активации процесса аутофагии. Это означает, что вирусы, бактерии, токсины будут нейтрализовываться и перемещаться в лизосомы – то есть будет происходить очищение организма. Следовательно, человеку полезно поститься, периодически голодать, заниматься спортом. Иными словами, профессор Осуми наконец объяснил, каким образом эти составляющие здорового образа жизни действительно повышают защитные силы организма.
Одно из самых перспективных направлений изучения аутофагии связано с процессами старения. Ведь возможность клетки обновляться позволяет телу сохранять молодость, в то же время сбой в этом механизме должен приводить к преждевременной дряхлости.
Установлена ​​связь между нарушением аутофагических процессов и болезнью Паркинсона, сахарным диабетом, неврологическими отклонениями, раком. Заболевания пожилых людей ученые теперь могут анализировать в контексте несовершенного механизма аутофагии. И, конечно, учитывать эти данные в разработке медикаментов.

Йошинори Осуми родился в 1945 году в городе Фукуока, Япония. Получил степень доктора философии в Токийском университете. 3 года работал в нью-йоркском Рокфеллерском университете, а затем вернулся в Токио и возглавил исследовательскую группу. С 2009 года Йошинори Осуми – профессор Токийского технологического института.