Jedynie prawda jest ciekawa


Nobel z medycyny trafił w ręce Japończyka

03.10.2016

Dzięki pracom tegorocznego noblisty Yoshinori Ohsumi rozumiemy, w jaki sposób komórka pozbywa się odpadów, dokonując recyklingu białek.

Nobla 2016 w dziedzinie medycyny i fizjologii otrzymał Yoshinori Ohsumi za odkrycia dotyczące mechanizmów autofagii. Słowo "autofagia" pochodzi z języka greckiego, przy czym "auto", oznacza "samo", zaś "phagein" - "jeść". Tak więc oznacza to "samozjadanie". W połowie lat 50. naukowcy odkryli nowy wyspecjalizowany składnik komórki (organellum), który nazwali "lizosomem". Przypominający pęcherzyk lizosom zawiera enzymy zdolne do trawienia białek, węglowodanów i tłuszczów. Za odkrycie lizosomu belgijski naukowiec Christian de Duve dostał zresztą Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w roku 1974. T

o właśnie de Duve wprowadził pojęcie autofagii. W latach 60. XX w. naukowcy po raz pierwszy zaobserwowali, że komórka może niszczyć swoje własne części składowe - np. uszkodzone białka, a nawet całe organella, w rodzaju mitochondriów. Takie niepotrzebne odpady otaczane są błoną, tworząc podobny do woreczka pęcherzyk (autofagosom), transportowany od "przetwórni odpadów", czyli lizosomu. Autofagosom zlewa się w jedność z lizosomem, a jego zawartość zostaje rozłożona na prostsze składniki. Uzyskane "surowce wtórne" komórka wykorzystuje, jako budulec i/lub paliwo. W latach 70. i 80. XX wieku badacze koncentrowali się na badaniach proetasomu - innego systemu pozwalającego rozkładać białka (za te badania, konkretnie - za odkrycie "znacznika" zwanego ubikwityną Aaron Ciechanover, Avram Hershko oraz Irwin Rose dostali nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w roku 2004). 

Jednak proteasom, choć skuteczny, ma ograniczone możliwości - przetwarza tylko prostsze białka. Skomplikowane białka, a zwłaszcza zużyte organella, przerastają jego wydolność. Zjawisko autofagii okazało się trudne do zbadania i niewiele było o nim wiadomo aż do początku lat 90. XX w., kiedy Yoshinori Ohsumi przeprowadził serię błyskotliwych eksperymentów na drożdżach piekarskich. Udało mu się zidentyfikować geny o podstawowym znaczeniu dla autofagii, a następnie wyjaśnić mechanizmy dotyczące autofagii u drożdży. Później wykazał, że podobne procesy zachodzą w komórkach człowieka. Yoshinori Ohsumi był aktywny na wielu polach, ale po założeniu własnego laboratorium w roku 1988 skupił się na rozkładzie białek w wakuoli drożdży (wakuola to odpowiednik lizosomu w komórkach ludzi i zwierząt). 

Jak wie każdy browarnik - amator, drożdże są wdzięcznym obiektem hodowli. Także ich badania nie nastręczały większych problemów. Naukowcy często korzystają z drożdży jako modelu ludzkiej komórki - zwłaszcza, gdy chodzi o identyfikację genów mających kluczowe znaczenie dla skomplikowanych szlaków metabolicznych komórki. Techniczny problem stanowiły dla Ohsumiego małe rozmiary drożdżowych komórek. Szczegóły ich wewnętrznej budowy trudno rozróżnić pod mikroskopem, dlatego naukowiec nie był pewien, czy u drożdży w ogóle zachodzi zjawisko autofagii. 

Postanowił więc zakłócić proces degradacji w wakuoli, wychodząc z założenia, że spowoduje to gromadzenie się pełnych komórkowych odpadków autofagosomów wewnątrz wakuoli. W tym celu hodował zmutowany szczep drożdży, pozbawiony enzymów potrzebnych do rozkładania odpadów. Jednocześnie pobudzał proces autofagii, głodząc komórki drożdży. I rzeczywiście, już po kilku godzinach wypełniające wakuolę pęcherzyki z nieprzetworzonymi odpadami stawały się pod mikroskopem wyraźnie widoczne. 

W ten pomysłowy sposób Ohsumi potwierdził istnienie autofagii w komórkach drożdży. Ważniejszym osiągnięciem było jednak stworzenie metody pozwalającej zidentyfikować i scharakteryzować geny, mające kluczowe znaczenie dla tego procesu. Wyłączając przypadkowe geny za pomocą odpowiedniej substancji chemicznej, można było znaleźć te, które odpowiadały za tworzenie autofagosomów. Kolejne eksperymenty dotyczące tysięcy zmutowanych szczepów drożdży pozwoliły zidentyfikować 15 genów o kluczowym znaczeniu dla procesu autofagii, a także scharakteryzować funkcjonalnie kodowane przez nie białka. Okazało się, że proces autofagii kontrolowany jest przez kaskadę białek i kompleksów białek, z których każde kontroluje określony etap tworzenia się autofagosomu. Publikacja wyników badań Ohsumiego w roku 1992 miała przełomowe znaczenie. Wkrótce okazało się, że niemal identyczne mechanizmy funkcjonują również w ludzkich komórkach. 

Autrofagia kontroluje ważne funkcje fizjologiczne, związane z usuwaniem i recyklingiem. Dzięki autofagii komórka może w razie potrzeby uzyskać materiał budulcowy i energię z odpadów. Jest to niezbędne szczególnie w warunkach niedoboru i stresu. Podczas infekcji komórka może wyeliminować bakterie czy wirusy - a ich substancje budulcowe wykorzystać na własne potrzeby. Bez autofagii nie jest możliwy rozwój zarodka i różnicowanie komórek. Działając jak kontrola jakości, pozwala pozbyć się "wybrakowanych" białek i organelli, co zapobiega skutkom starzenia. Dzięki odkryciom Japończyka zmieniło się nasze rozumienie sposobu, w jaki komórka dokonuje "recyklingu" swojej zwartości. Zaburzenia autofagii mają związek z chorobą Parkinsona, cukrzycą typu II i innymi chorobami typowymi dla starszych osób. Wpływające na nią mutacje mogą powodować choroby genetyczne. Także nowotwory mają związek z zaburzoną autofagią. Dlatego właśnie w wielu krajach trwają badania nad lekami działającymi na ten ważny proces.

kk/PAP

[fot. EPA/PAP]

Warto poczytać

  1. bronislaw-opalko-18082018 18.08.2018

    Zmarł Bronisław Opałko. Odtwórca roli Genowefy Pigwy

    Dziś rano w szpitalu zmarł Bronisław Opałko, artysta kabaretowy znany głównie z postaci Genowefy Pigwy. Miał 66 lat

  2. 1270vervqaas 08.08.2018

    Setki samochodów i widowiskowe pokazy – VERVA Street Racing ujawnia atrakcje motoryzacyjne

  3. orzel06082018 06.08.2018

    Orzeł prawie utonął w Zalewie Wiślanym. Na ratunek ruszyli mu policjanci i strażacy

    Podczas zabezpieczania regat na Zalewie Wiślanym funkcjonariusze policji z Fromborka dostali zgłoszenie o orle, który z trudem utrzymywał się na powierzchni wody.

  4. kora-28072018 28.07.2018

    Nie żyje Kora Jackowska, legenda polskiego rocka

    W sobotę, o godz. 5.30 zmarła liderka zespołu Maanam - Kora, czyli Olga Sipowicz. Miała 67 lat. Wokalistka odeszła w swoim domu w Bliżowie, w otoczeniu najbliższych. Informację potwierdziła PAP prof. Magdalena Środa, która towarzyszyła artystce w chwili śmierci

  5. loteria26072018 26.07.2018

    Rekordowy kupon lotto – mieszkaniec Kalifornii wygrał ponad pół miliarda dolarów

    Po ostatnim losowaniu popularnej w USA loterii Mega Millions okazało się, że tylko jeden szczęśliwiec kupił kupon z wygrywającymi liczbami. Mieszkaniec Kalifornii tym samym wzbogacił się o oszałamiającą sumę 522 milionów dolarów.

  6. rubens25072018 25.07.2018

    Regulamin Facebooka cenzuruje... Rubensa. „Piersi, pośladki i cherubiny – zakazane”

    Belgijskie muzea wysłały list do Facebooka, protestując przeciwko decyzji portalu społecznościowego, który usunął zdjęcia przedstawiające obrazy flamandzkiego malarza Petera Paula Rubensa, ponieważ przedstawiają one nagie postaci.

  7. lewando17072018 17.07.2018

    Tak się bawił i śpiewał Robert Lewandowski na ślubie Ani Korcz. To wideo jest hitem w sieci!

    Anna Korcz, znakomita polska aktorka, wydała za mąż swoją starszą córkę (która również ma na imię Anna)

  8. kazimierz-witkiewicz-17072018 17.07.2018

    Zmarł Kazimierz Witkiewicz, odtwórca roli m.in. Francesco Romanelliego z "Nie lubię poniedziałku"

    W wieku 93 lat w Krakowie zmarł aktor i reżyser Kazimierz Józef Witkiewicz, znany m.in. z roli Francesco Romanelliego w filmie "Nie lubię poniedziałku" w reż. T. Chmielewskiego. Pogrzeb odbędzie się w środę na cmentarzu Podgórskim w Krakowie

21.08
2018

Kalendarium

Najbliższe wydarzenia i święta

więcej
CS158fotoMINI

Czas Stefczyka 158/2018

PDF (16,14 MB)

pobierz najnowszy numer
archiwum numerów

Facebook