Голодать полезно — Нобелевская премия за открытие механизма омоложения
Сохранение молодости — как происходит обновление клеток нашего тела
Достоинства вторичной переработки эволюция обнаружила задолго до того, как появилось зелёное движение. Клетки не могут позволить себе тратить материалы, поэтому они разобрали механизм повторного их использования. Это происходит в субклеточных структурах, называемых лизосомами. Это такой пузырь, внутри которого пузырьки, заполненные пищеварительными ферментами и окружены жировыми мембранами.
Кроме того, в случае чрезвычайной ситуации, даже компоненты, которые до сих пор работают и не изношены, могут быть переработаны таким образом, чтобы обеспечить энергией голодающую клетку. Это позволяет клетке оставаться живой, а в очень холодную погоду — не замерзнуть. Этот процесс называется аутофагией (от греческого «само поедание»).
Для Ёсинори Осуми, профессора Токийского технологического института, выяснение деталей этого процесса, стало работой его жизни. Именно он стал в этом году победителем приза Нобеля в области физиологии и медицины.
До исследований д-ра Осуми, биологи знали, что аутофагия — процесс двухступенчатый.
- Во-первых, клеточные компоненты, чтобы быть переработанными, заключены в жировую оболочку аутофагосом.
- Во-вторых, аутофагосома сливается с лизосомой, а ферменты лизосом расщепляют содержимое аутофагосом.
Детали этого процесса, однако, не были известны. В частности, как формируются автофагосомы, оставалось тайной. За раскрытие этой тайны, д-р Осуми удостоен приза.
Он начал свою призовую работу в 1988 году, исследуя аутофагии дрожжей. Это хорошо изученный организм. Он часто используется биологами для изучения фундаментальных клеточных процессов. К сожалению, клетки дрожжей являются маленькими и Осуми не легко было отличить автофагосомы внутри них под микроскопом. Он пошёл путем отключения лизосомальных пищеварительных ферментов. Это означало, что автофагосомы больше не уничтожались, а накапливались до точки, когда их можно было бы увидеть и изучить: особенно, если клетка голодала, с тем чтобы стимулировать аутофагию.
Эта работа, опубликованная в 1992 году, стала ключом к идентификации генов, участвующих в аутофагосомной сборке, и, таким образом, к пониманию того, как везикулы вступают в бытие. Здесь доктор Осуми уже хорошо понимал Геном дрожжей. Он был одним из первых, кто в полном объёме выяснил механизм в рамках проекта генома человека: нокаутировав гены так, что они перестали работать. А затем он изучает последствия их отсутствия. Таким образом, ему удалось создать полную картину процесса. И, хотя дрожжи и люди не тесно связаны между собой, аутофагии — это такой фундаментальный клеточный процесс, что его курс этих двух видов более или менее то же самое. Дрожжи аутофагии являются хорошей моделью её человеческого эквивалента.
Работа д-ра Осуми имеет, кроме того, более широкие последствия, чем просто освещение клеточного ведения домашнего хозяйства. Она помогает объяснить, как вторгающиеся бактерии и вирусы (нежеланные гости) также сожираются автофагосомами, и проливает свет на многие заболевания, в том числе болезни Паркинсона и некоторые виды диабета. Аутофагии не позволяют клеточному мусору накапливаться.
«Самостоятельное питание клетки» — это процесс, в котором клетки действуют как каннибалы. Они ломают свои части (ломают сами себя) для повторного использования. Учёные постепенно приходят к пониманию сложного оркестра внутри клетки — основных структур жизни — частей, где каждый «инструмент» играет.
Работа Осуми построена на исследованиях бельгийского цитолога и биохимика Кристиан де Дуве, который первым показал, что именно аутофагии так важны для выживания всего живого на Земле. Аутофагия также разрушает повреждённые белки и органеллы, которые защищают организмы от негативных последствий старения.
