Miért nyerte el ez a japán tudós az orvostudomány Nobel-díját 2016-ban a sejtek „önevéséért”

Yoshinori Ohsumi japán sejtbiológus elnyerte a fiziológia vagy az orvostudomány Nobel-díját 2016-ban, mivel felfedezte azt a folyamatot, amelynek során a sejtek lényegében megeszik önmagukat. A folyamatot autofágiának hívják, és bár elengedhetetlen az egészségéhez, a középiskolai biológiatanár összetettsége miatt kihagyhatta az autofágia óráját.

japán

Gondoljon az autofágiára, mint egy sejt belső gyógyfürdőjére vagy újrahasznosító üzemére. A sejtek autofágiát használnak az önmegújuláshoz.

Amikor sejtjeink éheznek vagy más módon megterhelődnek, nem azonnal záródnak le. Ehelyett autofágia alkalmazásával kannibalizálják saját komponenseiket. Az autofágia (ejtsd: o-toff-a-gee) szó szó szerint az önevés görög kifejezéséből ered, és ez az újrahasznosítási folyamat lehetővé teszi a sejt életben maradását nehéz időkben.

"A sejttartalom egy részének újrafeldolgozásával az autofágia lehetővé teszi a testünk számára, hogy megbirkózzon az éhezéssel és mindenféle stresszel" - mondta Maria Masucci, a Nobel-gyűlés biológusa. "A behatoló vírusok és baktériumok elfogásával az autofágia elengedhetetlen a szervezet fertőzés elleni védekezéséhez."

A tudósok először az 1960-as években írták le az autofágiát, miután felfedezték a lizoszómának nevezett szemetes doboz sejtes változatát. A celláinak részei olyanok, mint egy autó részei: idővel kopnak. A lizoszóma egy gömb alakú buborék, amely áthalad egy sejten és összegyűjti ezeket a törött részeket. Az emésztőrendszerhez hasonlóan a lizoszóma is megtelik savakkal és enzimekkel, hogy ezeket a részeket szétszedje bázikus egységeikre - fehérjékre, cukrokra és lipidekre -, így újra felhasználhatók. Christian de Duve belga tudós elnyerte az 1974-es fiziológiai vagy orvosi Nobel-díjat a lizoszóma felfedezéséért.

Nem sokkal a lizoszóma észlelése után Duve és más kutatók újabb gömb alakú szemetesre figyeltek fel, kivéve, hogy ez nagyobb volt, és a sejt hatalmas részét elfogyaszthatta. Autofágiaként nevezte a folyamatot, de eredetileg a lizoszóma egyszeri változataként tekintettek rá, így csak néhány laboratórium vizsgálta a következő három évtizedben.

Adja meg a Yoshinori Ohsumi-t és a sütőélesztőt.

Sejtjeink különböző rekeszekkel rendelkeznek. A lizoszómák hasonlítanak a sejt szemeteséhez. Enzimeket tartalmaznak a sejttartalom emésztésére. Yoshinori Ohsumi elnyerte az orvostudomány Nobel-díját 2016-ban egy hasonló, autofagoszóma nevű részleg kutatásáért. Elnyeli a sejt nagyobb részeit, mielőtt összeolvadna a lizoszómával, ahol a tartalmat kisebb alkotórészekre bontják. Ez a folyamat tápanyagokkal és a megújulás építőköveivel biztosítja a sejtet. Fotó: a Nobeli Közgyűlés a Karolinska Intézetben

Az 1990-es évek elején laboratóriuma létrehozott egy kísérletet, amely éhező tápanyag-élesztőt tartalmazott. Észrevették, hogy ez a stressz miatt az élesztősejtek létrehozták ezeket a viszonylag hatalmas, gömb alakú kukákat - amelyeket ma autofagoszómáknak neveznek. A struktúrák akkorák voltak, hogy a tudósok egy időigényesebb elektronmikroszkóppal meg tudták figyelni őket egy szabályos fénymikroszkóppal.

Ez az esemény komoly áttörést jelentett, mert azt jelentette, hogy Ohsumi csapata valós időben figyelhette az autofagosómák létrejöttét és mozgását.

Yoshinori Ohsumi, a Tokiói Műszaki Intézet professzora egy sajtótájékoztatón vesz részt, miután elnyerte a Nobel gyógyszerdíjat a Tokiói Tokiói Műszaki Intézetben, Japánban, 2016. október 3-án. Fotó: REUTERS/Kim Kyung-Hoon

Ez a kukkolás lett a kulcsa az autofagoszómák és az autofágia működésének megértéséhez. Ohsumi és munkatársai vegyi anyagokkal mutálták meg a sütőélesztő egyes génjeit, hogy kiderítsék, mi vezérli az autofágia. A csapat 15, 1992-ben megjelent génre jutott, amelyek lényegében elindították a sejtbiológia új ágát.

"Amikor elkezdtem a munkámat, minden évben valószínűleg 20 cikk jelent meg az autofágia kapcsán" - mondta Ohsumi, aki laboratóriumában tartózkodott, amikor megtudta a Nobel-díj hírét. "Most ez meghaladja az 5000-et. Óriási változás."

Csapata azonosította az emlősökben található első autofágia-géneket, amelyek másokat arra késztettek, hogy megvizsgálják az emberi betegség folyamatát. A túl kevés autofágia gyakori probléma idős korban. Az olyan betegségek, mint az Alzheimer-kór és a 2-es típusú cukorbetegség, akkor jelennek meg, amikor sejtjeink nem tudják kitisztítani az üreget. A túloldalon túl sok autofágia hajthatja végre a rákot, vagy lehetővé teheti a tumorsejtek drogfogyasztását.

Ohsumi, aki jelenleg a Jokohamai Tokiói Műszaki Intézetben dolgozik, 23. japán Nobel-díjas és az ország hatodik gyógyszerdíjasa lesz. A fiziológia és az orvostudomány 107 Nobel-díja közül Ohsumi csak a 39. lett, aki egyedüli címzettként nyerte el.

Balra: Az autofágia szó a görög auto- szavakból származik, amelyek jelentése „én”, és a phagein, azaz „enni”. Fotó: a Nobeli Közgyűlés a Karolinska Intézetben