Autofagia este importantă pentru buna funcționare a celulelor, pentru combaterea virușilor și bacteriilor sau în timpul dezvoltării embrionilor. Tulburările sale duc la boala Parkinson, epilepsie, diabet sau cancer.
Anul acesta, 273 de oameni de știință din întreaga lume au fost nominalizați la Premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină. Printre aceștia, cel mai prestigios premiu științific a revenit japonezului Yoshinori Ohsumi, în vârstă de 71 de ani, pentru „clarificarea mecanismului autofagiei”.
Autofagia are loc în fiecare dintre celulele noastre. Este de fapt un proces de "auto-ingestie", atunci când celulele distrug și reciclează componentele celulare inutile sau nedorite, cum ar fi proteinele deteriorate sau virușii și bacteriile.
Fenomenul autofagiei este cunoscut de peste 50 de ani. Cu toate acestea, importanța sa în fiziologia celulară și în medicină a început să fie explorată abia după 1992, când Ohsumi și colegii săi au scris un articol care descrie mecanismul autofagiei.
Sistem de transport
În celulele animale, procesul de autofagie are loc în așa-numiții lizozomi, adică organite celulare care pot descompune toate biomoleculele: zaharuri, grăsimi și proteine. Au primit deja Premiul Nobel pentru descoperirea lizozomului și i-a fost acordat lui Cristian de Duve în 1974.
Pentru ca încărcătura (biomolecule, viruși și bacterii) să ajungă la lizozom, trebuie să existe un sistem de transport sofisticat în celulă. Funcționează prin crearea unei vezicule, un pachet de membrană portabil care înconjoară mai întâi sarcina și apoi îl închide.
Vezicula cu încărcătura din interior se numește autofagozom și este capabilă să se asocieze cu lizozomul, în care își fac treaba enzimele degradante.
Cu toate acestea, mecanismul autofagiei în sine nu a fost explorat până când Ohsumi nu a înființat un grup de cercetare în 1988.
Despre drojdie și oameni
Ohsumi a efectuat experimentele inițiale pe drojdie, cum ar fi cele pe care le folosim la coacere sau la producția de bere. Drojdia servește adesea ca organism model, în special pentru simplitatea sa, creșterea rapidă și posibilitatea de a introduce mutații.
De asemenea, conțin organele celulare speciale numite vacuole (asemănătoare lizozomilor celulelor animale). Pentru a le observa la microscop și a dovedi că în ele are loc și autofagia, Ohsumi a trebuit să dezvolte drojdii mutante în care a blocat procesarea autofagozomilor.
Acestea au început să se acumuleze în interiorul vacuolelor, așa că le-au văzut la microscop.
Drojdia conține vacuole, organite asemănătoare lizozomilor noștri (dreapta). Dacă au blocat posibilitatea de a prelucra autofagozomi în ele, au început să se acumuleze în vacuole, ceea ce le-a permis să fie observate direct la microscop (centru). Ohsumi a examinat apoi mii de mutanți diferiți de drojdie (dreapta, plăci Petri pline de culturi de drojdie) în care a identificat 15 gene. Foto - nobelprize.org
Cercetări suplimentare au identificat 15 gene responsabile de declanșarea și reglarea autofagiei. Acestea codifică o întreagă cascadă de diferite proteine de control și complexe de proteine, fiecare dintre acestea afectând unele dintre etapele formării autofagozomilor.
Foto Yoshinori Ohsumi - Ill. Niklas Elmehed/Nobel Media 2016.
„(Ohsumi) este un genetician foarte modest care a schimbat întregul domeniu științific. El a fost interesat de o cale metabolică ciudată, care a dus la o cale foarte importantă în medicină ", a declarat Sharon Tooze, biolog la Institutul Fracis Crisk din Londra, pentru Nature pe marginea atribuirii.
„Yoshinori Ohsumi este foarte cunoscut în Japonia, în special în comunitatea științifică. Studenții învață deja despre el și despre cercetările sale la nivel de licență ", a declarat pentru Denník N Jasunori Okamoto, un coleg postdoctoral din Japonia care lucrează în Elveția.
Importanța în medicină
Cercetările privind autofagia și procesele asociate acesteia au început să facă progrese semnificative după primele publicații ale lui Ohsum. Astăzi, de exemplu, știm deja că procesul de autofagie oferă material pentru repararea componentelor celulare și reciclarea acestora.
Acesta este un răspuns important al celulei la diferiți stimuli stresanți din mediu, cum ar fi lipsa nutrienților sau infestarea cu viruși și bacterii.
Autofagia ajută la diferențierea celulară și dezvoltarea embrionilor. În plus, este unul dintre mecanismele de bază asociate îmbătrânirii.
Dacă mecanismele autofagiei din celulă sunt deteriorate, se pot dezvolta diferite boli, cum ar fi diabetul, boala Parkinson, epilepsia, diverse tulburări genetice sau chiar cancerul.
Autofagia în medicină. Acest mecanism este important pentru a asigura buna funcționare a celulelor, în timpul dezvoltării embrionului, dar și în lupta împotriva virusurilor și bacteriilor. Tulburările sale duc la boli neurodegenerative sau cancer. Foto - nobelprize.org
Datorită studiului lui Ohsum asupra proceselor asociate cu autofagia, interesul comunității științifice pentru acest număr a crescut semnificativ. Până în prezent, autofagia a devenit una dintre cele mai studiate domenii ale biomedicinei, lucru care poate fi văzut în creșterea semnificativă a numărului de publicații, în special din 2000.
Săptămâna Premiului Nobel a început în mod tradițional cu Premiul Nobel fiziologie sau medicină. Anul acesta, Yoshinori Ohsumi a luat-o ca a 23-a japoneză premiată.
Până în 2015, 106 dintre aceștia au fost premiați, dintre care 38 pentru un singur laureat. Până anul trecut, 12 femei au câștigat premiul pentru fiziologie sau medicină.
Cel mai tânăr câștigător a fost Frederik G. Banting, căruia i s-a acordat descoperirea insulinei în 1923. Avea atunci 32 de ani. Dimpotrivă, cel mai în vârstă a fost Peyton Rous, care în 1966, la vârsta de 87 de ani, a primit un premiu pentru descoperirea virusurilor cauzatoare de tumori. Vârsta medie a unui laureat al Premiului Nobel pentru fiziologie sau medicină este de 58 de ani.
Anul trecut, au lăudat cercetările asupra așa-numitelor „boli tropicale neglijate”. A fost luat de chinezul Juju Tuová pentru descoperirea Artemisinin, un medicament pentru malarie, și cuplul William C. Campbell și Satoshi Omura pentru cercetări comune în tratamentul oncocerciozei (orbirii râului) și filariozei.