Yoshinori Ōsumi

, nado en Fukuoka o 9 de febreiro de 1945 é un biólogo xaponés. Descubriu a existencia da autofaxia nos lévedos, utilizando esta última para identificar os xenes implicados nese proceso. Grazas a este cribado xenético cada vez máis preciso, identificou algunhas das funcións importantes da autofaxia nos procesos fisiolóxicos humanos. Aínda se están investigando outras funcións. Desde 2014 é profesor honorario do Instituto Tecnolóxico de Tokyo.

Gañou o Premio Nobel de Medicina en 2016 "polos seus descubrimentos dos mecanismos de autofaxia".

 Traxectoria 

 Primeiros anos 
Naceu en Fukuoka, na illa de Kyūshū no Xapón, sendo o máis novo de catro irmáns, veu á súa nai obrigada a pasar longos períodos de enfermidade na cama, debido á tuberculose, contraída xusto despois da Segunda guerra mundial. Grazas aos primeiros antibióticos importados ao Xapón, a nai curou, e neno Ōsumi deu memorizado o nome dalgúns deles como a estreptomicina ou o ácido para-aminosalicílico, sen ter a mínima idea de cales eran. Vivindo nun medio rural, pasou a infancia xogando preto de ríos, praias e montañas, mostrando un especial interese polos insectos e unha admiración constante polo ceo estrelado. Herdou o interese pola investigación do seu pai, profesor de enxeñería da Universidade de Kyushu. Porén, mentres o seu pai traballaba nun sector orientado ao desenvolvemento industrial, Ōsumi estaba máis inclinado a estudar as ciencias naturais, a química e a bioloxía.
ligazón=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f5/Yoshinori_Osumi_1945.jpg|esquerda|miniatura| Ōsumi de bebé en 1945

 Estudos: de Tokyo a Nova York 
En 1963 matriculouse en Química na Universidade de Tokyo. Porén, optou por dedicarse á bioloxía molecular, un campo moito menos coñecido na época e polo tanto máis estimulante para el. Despois de graduarse en 1967, como investigador do Departamento de Bioquímica, baixo a supervisión de Kazumoto Imahori, analizou os mecanismos de iniciación dos ribosomas na bacteria Escherichia coli e a acción da colicina E3, que inhibe a transdución celular de coli mediante unirse ao seu receptor específico. Neste período publicou os seus primeiros resultados. 

Durante estes anos, durante unha viaxe para a súa investigación na Universidade de Kyoto coñeceu a Mariko Ōsumi, profesora de ciencias da enxeñería da mesma universidade e á súa futura esposa. Un ano despois da voda, que tivo lugar en 1973, naceu o seu primeiro fillo.

De 1972 a 1974, foi bolseiro de investigación na facultade de química agrícola da mesma universidade. Tras os pouco alentadores resultados obtidos neste período, e a dificultade para atopar emprego nun posto destacado, Ōsumi decide mudarse ao estranxeiro.

A finais de 1974 trasladouse a Nova York, na Universidade Rockefeller, para estudar en colaboración con Gerald M. Edelman, gañador do Premio Nobel de Medicina en 1972.  A pesar dos poucos coñecementos no campo da embrioloxía e o desenvolvemento embrionario, dedicouse á fecundación in vitro de ratos. Frustrado tanto pola falta de interese por esta disciplina como pola escasa dispoñibilidade de medios, decidiu pasar á análise dos mecanismos de iniciación da replicación do ADN, utilizando lévedos.  Os propios lévedos converteranse en obxecto de máis investigación no futuro. Ano e medio despois, Mike Jazwinski entrou no laboratorio de Gerald M. Edelman, Ōsumi decidiu traballar baixo a súa supervisión, aínda que neste período presentóuselle a oportunidade de volver a casa para trabasllar na Universidade de Tokyo.

 A volta ao Xapón 
ligazón=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a1/Yoshinori_Osumi_and_Mariko_Osumi_cropped_Kenjiro_Monji_Yoshinori_Osumi_and_Mariko_Osumi_20151029.jpg|miniatura| Yoshinori Ōsumi, profesor honorario do Instituto Tecnolóxico de Tokyo, e a súa esposa Mariko Ōsumi, na cerimonia de entrega do Premio Internacional da Fundación Gairdner.
En 1977 comezou a traballar como profesor asociado con Yiasuhiro Anraku na Facultade de Ciencias da Universidade de Tokyo. A súa investigación sobre a membrana das vacúolas de lévedo remóntase a este período: mediante a síntese de membranas vacuolares é capaz de demostrar a existencia dunha nova bomba de protóns. 

De 1986 a 1988 traballou como axudante universitario no Departamento de Bioloxía da Universidade de Tokyo.

En 1988 gañou o título de profesor asociado e puxo en marcha un pequeno laboratorio persoal. Comezou así de forma autónoma a traballar a función lítica das vacúolas, campo moi pouco coñecido e moi estimulante para el. Posteriormente puido observar o mecanismo de autofaxia do levedo utilizando tanto o microscopio electrónico óptico como de varrido. Afondando neste tipo de estudos, realizou un cribado xenético de organismos con anomalías no proceso de autofaxia: coa axuda do seu equipo, identificou 15 xenes esenciais para a autofaxia inducida pola ausencia de nutrientes. 

En 1996 comezou a traballar no Instituto Nacional de Bioloxía Básica de Okazaki .  Neste período, despois de comprender a particular estrutura das proteínas ATG nos lévedos, estuda a variante tanto en mamíferos como en eucariotas máis complexos. Nos anos seguintes retoma os seus estudos sobre lévedos, combinándoos cos recentes descubrimentos relacionados coas proteínas ATG.

A partir de 2009 foi profesor do Instituto Tecnolóxico de Tokyo, do que foi profesor honorario en 2014. Aquí segue afondando nos estudos dunha vida sobre lévedos e autofaxia, combinando bioloxía celular, bioquímica, bioloxía molecular e bioloxía estrutural.

 O Premio Nobel 
ligazón=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c2/Nobel_Laureates_Yoshinori_Osumi_2016_%2831117193770%29.jpg/220px-Nobel_Laureates_Yoshinori_Osumi_2016_%2831117193770%29.jpg|esquerda|miniatura| Yoshinori Ōsumi durante a Conferencia do Premio Nobel de 2016
Despois de gañar numerosos premios polas súas investigacións entre 2005 e 2015, con 71 anos, en 2016, foi galardoado co prestixioso Premio Nobel polos seus estudos sobre autofaxia. Recibiu a noticia por teléfono mentres estaba no seu laboratorio, declarándose sorprendido e honrado. Máis tarde, nunha entrevista coa televisión xaponesa NHK, afirmou:

O Comité noruegués do Nobel, tras elixilo entre 273 posibles candidatos, ao anuncialo como gañador, declarou que os seus descubrimentos "abren o camiño para a comprensión de moitos procesos fisiolóxicos fundamentais, como a adaptación do organismo en caso de fame e o resposta ás infeccións". Ōsumi é o vixésimo quinto xaponés en gañar o Nobel, o cuarto en conseguilo no campo médico. O último foi Satoshi Ōmura en 2015.

 Dos experimentos sobre lévedos ao descubrimento da autofaxia 

 Obras paralelas 
A mediados da década de 1950, os científicos observaron novos compartimentos celulares especializados, que máis tarde foron considerados os xa coñecidos "orgánulos celulares", que conteñen encimas capaces de dixerir proteínas, carbohidratos e lípidos.

Estes novos compartimentos celulares especializados, chamados lisosomas, funcionan como lugares reais de demolición e degradación dos compoñentes celulares.
ligazón=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0b/Yoshinori_Osumi_20161003.jpg/304px-Yoshinori_Osumi_20161003.jpg|miniatura|304x304px| Ōsumi no seu laboratorio en 2016
O científico belga Christian de Duve foi galardoado co Premio Nobel de Medicina ou Fisioloxía en 1974 polo seu descubrimento dos lisosomas. As observacións realizadas durante a década de 1960 mostraran que ás veces se poden atopar grandes cantidades de material celular, ou mesmo orgánulos enteiros danados, no interior dos orgánulos.

Polo tanto, suponse que a célula debe ter un modo de transporte do material celular ata os lisosomas para a súa degradación. Investigacións microscópicas posteriores mostran, de feito, a existencia de vesículas particulares formadas por membranas dobres que favorecen a adquisición de material celular por parte dos lisosomas. Christian de Duve, o científico responsable do descubrimento dos lisosomas, acuñou o termo "autofaxia" para describir este tipo de procesos. As novas vesículas, pola súa banda, chámanse "autofagosomas". Neste proceso, estes últimos operan de feito incorporando o material citoplasmático que se vai degradar grazas á acción de determinadas enzimas. Nun segundo momento, a través dunhas proteínas, chamadas SNARE, ten lugar a fase de recoñecemento na que se unen a membrana máis externa do autofagosoma e a membrana do lisosoma e as encimas lisosomales degradan o resto, incluída a membrana interna do autofagosoma (que polo tanto, como o nome indica, é 'autofagocito').

Entre os anos 1970 e 1980, a investigación centrouse na identificación dun proceso de degradación posterior baseado en proteasomas, partículas citoplasmáticas multiproteicas en forma de cilindro. Neste campo, Aaron Ciechanover, Avram Hershko e Irwin Rose foron galardoados co Premio Nobel de Química en 2004 por descubrir a degradación mediada pola proteína ubiquitina. 

O proteasoma degrada de forma eficiente as proteínas ensambladas incorrectamente unha a unha; porén, este mecanismo non explica como as células se libran de proteínas máis complexas ou, ás veces, de orgánulos enteiros. 

 Ōsumi e o descubrimento da autofaxia no lévedo 
Despois de iniciar o seu laboratorio persoal en 1988, Ōsumi céntrase na degradación das proteínas nas vacúolas, orgánulos de células vexetais que corresponden aos lisosomas das células animais.

En particular, escolle células de lévedo como obxecto dos seus experimentos xa que son relativamente fáciles de estudar e, en consecuencia, adoitan utilizarse como modelo para células humanas, ademais este tipo de células é moi útil para a identificación de xenes responsables de moitas complexas funcións celulares. Non obstante, dado que as células de lévedo son moi pequenas e, polo tanto, as súas estruturas internas son difíciles de distinguir, non se podería estar seguro da existencia do mecanismo de autofaxia neste tipo de organismos. O primeiro reto de Ōsumi é, polo tanto, comprender se este proceso ten lugar neles ou non.

A intuición e a habilidade do profesor levárono a concibir a idea de que se conseguise bloquear o proceso de degradación mentres estaba en marcha o mecanismo de autofaxia, os autofagosomas terían que acumularse no interior da vacúola sen desfacerse do que se incorporaba e así facerse visibles. baixo o microscopio. Polo tanto, unha vez que se obtivo un cultivo de células de lévedo mutadas (que carecen de encimas que degradan vacuolas) e se inducía o proceso de autofaxia ao non achegar suficientes nutrientes ás células, creouse as condicións necesarias para observacións que revelasen a existencia ou menos do proceso en si.
ligazón=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/Autophagy.png/290px-Autophagy.png|esquerda|miniatura|290x290px| Os primeiros autofagosomas observados por Yoshinori Ōsumi, cun diámetro entre 400 nm e 900 nm
Os resultados son sorprendentes: ao cabo dunha hora aparecen os primeiros autofagosomas cun diámetro entre 400 e 900 nm, comezan a acumularse no vacúolo e, seguindo aumentando paulatinamente en número, durante un período de tres horas enchen case por completo, aumentando o seu volume. Polo tanto, o experimento de Ōsumi proba a existencia de autofaxia dentro das células de lévedo. Os resultados desta investigación foron publicados en 1992 e teñen un impacto significativo na comunidade científica.

 O descubrimento dos xenes da autofaxia 
Ōsumi, utilizando as cepas de fermento obtidas por el, elabora un mecanismo para identificar e caracterizar os xenes responsables do proceso de autofaxia: intúe que a acumulación de autofagosomas na vacúola non sería posible se os xenes implicados no proceso de autofaxia estivesen inactivados.

Por iso expón as células de lévedo cultivadas a procesos químicos que, dun xeito completamente aleatorio, provocan mutacións en varios xenes. Só máis tarde, induce a autofaxia, para comprobar se o proceso foi inhibido, e se é así, en resposta a que xenes mutaron.

Unha vez máis os resultados son asombrosos. Dentro de aproximadamente un ano despois do descubrimento da autofaxia no fermento, o profesor Ōsumi identifica os primeiros xenes esenciais para este proceso. Estes últimos chámanse xenes ATG (de Autophagy ) e as proteínas que codifican denomínanse, polo tanto, proteínas ATG.

En investigacións posteriores, estúdanse en detalle as proteínas ATG codificadas polos xenes recentemente descubertos, identificando a súa estrutura e función dentro da complexa fisioloxía celular. Os resultados obtidos mostran que a autofaxia está regulada por unha serie de proteínas que se activan cun proceso denominado "cadoiro", e por diferentes grupos de proteínas máis complexas. Cada proteína ATG está implicada nunha fase distinta da iniciación e formación dos autofagosomas: a proteína ATG1 é un receptor de tirosina quinase que se une á proteína ATG13 para formar o complexo ATG1/ATG13, no que é o primeiro paso para o inicio. de autofaxia. A formación deste complexo está regulada pola proteína-quinase mTOR : se hai nutrientes externos, prodúcese a fosforilación de ATG13, evitando a formación do complexo ATG1/ATG13; se non, en caso de "inanición", o mTOR pasa a ser inactivo e o ATG13 desfosforilado pode unirse a ATG1, iniciando así a autofaxia. Outra proteína clave é ATG8 que está implicada na formación da membrana do autofagosoma e é o equivalente á proteína LC3 nos mamíferos.

En 2014, as proteínas ATG coñecidas son máis de 37.

 Autofaxia: un mecanismo esencial nas nosas células 
Despois da identificación do mecanismo da autofaxia nos lévedos, quedaba unha pregunta máis sen resolver: existe algún correspondente deste mecanismo tamén noutros organismos? Pronto queda claro que nas nosas propias células operan mecanismos practicamente idénticos, xa que os xenes ATG de lévedos resultan ter homólogos en eucariotas superiores. Xa están dispoñibles as ferramentas de investigación necesarias para investigar a autofaxia en humanos.
ligazón=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3c/Yoshinori_Osumi_20151029.jpg/271px-Yoshinori_Osumi_20151029.jpg|miniatura|271x271px| Ōsumi no Premio Internacional da Fundación Gairdner 2015
Seguindo os descubrimentos de Ōsumi, agora sabemos que a autofaxia controla importantes funcións fisiolóxicas nas que os compoñentes celulares deben ser degradados e reciclados. A autofaxia pode proporcionar rapidamente enerxía e bloques de construción para a renovación dos compoñentes celulares e, polo tanto, é esencial para a resposta celular á fame e outros tipos de estrés : despois dunha infección, a autofaxia pode eliminar a proliferación intracelular de bacterias e os virus tamén poden contribuír ao desenvolvemento embrionario e diferenciación celular. Finalmente, as células utilizan a autofaxia para eliminar proteínas e calquera orgánulo danado, poñendo en práctica un control de calidade moi importante para contrarrestar o envellecemento celular.

 Obras 

 Principais publicacións  

 Recoñecementos 

 2005: Premio Fujiwara, The Fujiwara Foundation of Science 
 2006: Premio da Academia do Xapón, The Japan Academy 
 2007: Premio de Ciencias da Sociedade Botánica do Xapón 
 2008: Premio Asahi, The Asahi Shimbun 
 2012: Premio Kioto, Fundación Inamori 
 2013: Premios de citación de Thomson Reuters 
 2015: Canada Gairdner International Award, The Gairdner Foundation 
 2015: Premio Internacional de Bioloxía, The Japan Society 
 2015: The Keio Medical Science Prize, Keio University Medical Science Fund  
 2015: Mérito cultural (Person of Cultural Merit) 
 2016: Premio Rosenstiel 
 2016: Premio Wiley 
 2016: Premio Paul Janssen 
 2016: Premio Nobel de Medicina ou Fisioloxía 
 2017: Premio Avance en Ciencias da Vida 

 Notas 

 Véxase tamén 

 Outros artigos 
 Lévedo
 Lisosoma
 Proteasoma
 Satoshi Ōmura

 Ligazóns externas 
 Yoshinori Ohsumi: Autophagy from beginning to end | Journal of Cell Biology | Rockefeller University Press (rupress.org)

Categoría:Nados en 1945
Categoría:Biólogos do Xapón
Categoría:Premios Nobel do Xapón