Нобелівську премію присудили за вивчення механізму самопоїдання клітин

Наука
премія з біології, нобелівська премія з медицини, Йошинорі Осумі, Yoshinori Ohsumi, аутофагія, аутофагічні процеси, аутофагосом, вивчення аутофагії, здоровий спосіб життя, користь голодування, постування

Нобелівський комітет з медицини й фізіології оголосив, що лауреатом 2016 року стає токійський учений Йошинорі Осумі (Yoshinori Ohsumi) за «відкриття й вивчення механізмів, що лежать в основі аутофагії – фундаментального процесу деградації та утилізації клітинних компонентів». Особливість цього присудження в тому, що користь від досліджень можна отримати не у віддаленому майбутньому, як часто трапляється з фундаментальною наукою, а просто зараз. Вчений дає практичні поради, як стати здоровішим. Приміром, він обґрунтував, чому слід постувати та вводити власний організм у стан тимчасового голоду. Осумі став 39-м ученим за весь час вручення премії, який отримав її одноосібно, а не в складі наукової групи.
10 грудня 2016 року він на загальній церемонії отримає 8 млн шведських крон (близько $900 тис.).

Історія питання

Термін «аутофагія» походить з грецької, поєднує слова auto (сам) і phagein (їсти). Таким чином, аутофагія означає самопоїдання. Концепцію аутофагії почали розробляти в 1960-х, коли дослідники вперше побачили, як клітина може знищувати власні ділянки за допомогою лізосом.
Детально розібратися в цьому явищі дослідники не змогли. Це зробив на початку 1990-х Йошинорі Осумі, який після серії дослідів на пекарських дріжджах ідентифікував гени, відповідальні за аутофагію. Згодом подібні механізми він вивчив і в людських клітинах.
Відкриття Осумі революційне, кажуть у Нобелівському комітеті. Воно дає розуміння фундаментальної важливості аутофагії в багатьох фізіологічних процесах, таких як адаптація до голодування або реакція на інфекцію. Мутації в аутофагічних генах стають причинами неврологічних захворювань і раку.

Деградація – центральна функція всіх живих клітин

Клітина здатна позбавлятися того, що в ній є зайвого. Визначені як шкідливі чи непотрібні органели вона переміщує в аутофагосоми, а з них у лізосоми, де вони й зберігаються. Лізосоми містять ферменти для перетравлювання свого вмісту, наприклад – пошкоджених білків чи органел. Причому в процесі перетравлення клітина збагачується речовинами й будівельним матеріалом для власного відновлення й функціонування. Іншими словами, клітина харчується сама собою.

Революційний підхід

Йошинорі Осумі зосередився на процесі руйнування білка в вакуолі (аналог людської лізосоми в дріжджів). Він мав «засікти» аутофагосом, коли він назбирає «клітинне сміття» й потрапить до вакуолі. Це не вдавалося нікому з цілком зрозумілих причин: коли аутофагосом наповнюється пошкодженою речовиною і потрапляє до вакуолі, вона його ферментує і перетравлює. Тоді професор вирішив втрутитися в цей процес. Він вивів мутовану форму дріжджів, які не мали ферменту перетравлення білку, а тоді стимулював початок аутофагії в клітині. І він досяг результату – вакуоль заповнилася аутофагосомами, але не змогла їх знищити через відсутність ферменту. Таким чином аутофагосоми вдалося чітко зафіксувати під мікроскопом. Осумі остаточно довів, що процес аутофагії справді існує, а також зміг почати глибоке вивчення самого механізму.

Генетична природа аутофагії

Осумі знову скористався виведеним штамом дріжджів, який накопичує аутофагосоми. Він вивчав дію різних генів і дивився, які з них знову запустять механізм аутофагії. Протягом року вчений зміг ідентифікувати перші з цих генів, а також охарактеризувати білки, які ними кодуються. Довів, що аутофагія контролюється каскадом білків і білкових комплексів, кожен з яких регулює певну стадію процесу від формування аутофагосом до їхнього перетравлення.

Аутофагія – найважливіший механізм в наших клітинах

Після ідентифікації механізму аутофагії у дріжджів і доведення, що в людських клітинах цей процес відбувається ідентично, вчені заглибилися у вивчення впливу самознищення клітини на організм людини, його функціонування, старіння та хвороби.
Завдяки Осумі та його послідовникам ми тепер знаємо, що аутофагія може швидко забезпечити паливо для відновлення клітин, використовуючи сховані в лізосомі органічні «відходи». При цьому переживання організмом голоду чи інших видів стресу призводить до активації процесу аутофагії. Це означає, що віруси, бактерії, токсини нейтралізуватимуться і переміщатимуться до лізосом – тобто відбуватиметься очищення організму. Отже, людині корисно постувати, періодично голодувати, займатися спортом. Іншими словами, професор Осумі нарешті пояснив, яким чином ці складові здорового способу життя справді підвищують захисні сили організму.
Один із найперспективніших напрямів вивчення аутофагії пов’язаний з процесами старіння. Адже можливість клітини оновлюватися дозволяє тілу зберігати молодість, водночас збій у цьому механізмі має призводити до передчасного одряхління.
Встановлено зв’язок між порушенням аутофагічних процесів і хворобою Паркінсона, цукровим діабетом, неврологічними відхиленнями, раком. Захворювання людей похилого віку вчені тепер можуть аналізувати в контексті похибок у механізмі аутофагії. І, звісно, враховувати ці дані в розробці медикаментів.

Йошинорі Осумі народився 1945 року в місті Фукуока, Японія. Він отримав ступінь доктора філософії в Токійському університеті. 3 роки працював у нью-йоркському Рокфеллерівському університеті, а тоді повернувся до Токіо й очолив дослідницьку групу. З 2009 року Йошинорі Осумі – професор Токійського технологічного інституту.