Нобелевская премия на дрожжах

Сегодня в Стокгольме было названо имя первого в нынешнем году нобелевского лауреата. Премию за достижения в области физиологии получил японский ученый Ёсинори Осуми. Нобелевский комитет оценил его работы 1990-х в области аутофагии — процесса избавления клеток от поврежденных и неправильно работающих органов. По мнению комитета, эксперименты ученого с клетками дрожжей имеют «решающее значение для противодействия негативным последствиям старения». При этом организаторы проигнорировали работы японского исследователя аутофагии Нобору Мицусимы и американца Дэниела Клёнски, которых наряду с Ёсинори Осуми много лет называли основными кандидатами на премию.

Нобелевская неделя традиционно началась с премии по физиологии: ее получил профессор Токийского технологического института Ёсинори Осуми. Премия была вручена с формулировкой «за открытия в области механизмов аутофагии». Аутофагия была открыта и описана еще в 1950–1960-х годах, но до поры до времени не привлекала особенного внимания ученых. Она представляет собой механизм самоочищения клетки: оказалось, что она может при необходимости уничтожать свое собственное содержимое. Для этого участок клеточной мембраны обволакивает ту часть, которую нужно уничтожить — получается мешковидный пузырек, который называется аутофагосома. Пузырек доставляется в лизосому — отделение для переработки, где ферменты расщепляют его и выделяют в цитоплазму те вещества, которые клетка еще может использовать (бельгийский ученый Кристиан де Дуве был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1974 году за открытие лизосом, он же является автором термина «аутофагия»). Предполагалось, что таким образом клетка может переваривать собственные белки при нехватке энергии или строительного материала. Кроме того, аутофагия играет важную роль в процессе избавления клетки от поврежденных и неправильно работающих органов.

В 1970–1980 годах исследователи сосредоточились на протеосоме — другой системе, используемой клетками для разложения белков. Тогда биохимики Аарон Цехановер и Аврам Гершко из Израильского технологического института и Ирвин Роуз из Университета Калифорнии открыли, что клетка, выбирая дефектный белок, подлежащий уничтожению, помечает его биохимическим маркером, состоящим из молекулы под названием убиквитин, который еще называют «поцелуем смерти». Отмеченные белки поступают в центр утилизации клетки — протеасому, где расщепляются на аминокислоты, из которых потом синтезируются новые белки (в 2004 году трое ученых получили Нобелевскую премию по химии). Однако этот процесс не давал ответа на вопрос, как клетки избавляются от крупных белковых комплексов и изношенных органелл.

Ёсинори Осуми родился в Фукуоке в 1945 году, в 1963 году поступил в Токийский университет на отделение молекулярной биологии, позже работал в США в Рокфеллеровском университете, а в 1977 году вернулся в Японию. Ученый занимался работами во многих областях, пока в 1988 году не получил собственную лабораторию в Токийском университете. Тогда он сосредоточился на изучении процесса разрушения белка в вакуолях. Для этого ученый проводил эксперименты с дрожжевыми клетками: их легко изучать, поэтому они часто используются в лабораториях как модели человеческих клеток. Проблема заключалась в том, что внутренние структуры дрожжевых клеток настолько малы, что их нелегко разглядеть даже под микроскопом. Господин Осуми предположил, что если нарушить процесс разрушения белка, то аутофагосомы накопятся и их можно будет увидеть. Так и произошло: ученый доказал, что аутофагия существует в клетках дрожжей. В последующие годы он установил, какие белки контролируют этот процесс, и описал гены, кодирующие такие белки. Свое исследование он опубликовал в 1992 году.

«Теперь мы знаем, что аутофагия контролирует важнейшие физиологические процессы, когда необходимо уничтожать и перерабатывать компоненты клетки,— говорится в пресс-релизе Нобелевского комитета.— Аутофагия может быстро добыть топливо, необходимое для клеточного ответа на голод и другие виды стресса. Аутофагия может устранить вторжение внутриклеточных бактерий и вирусов. Аутофагия способствует развитию эмбриона и дифференцированию клеток. Клетки также используют аутофагию для устранения поврежденных белков и органелл, что имеет решающее значение для противодействия негативным последствиям старения». Нобелевский комитет подчеркивает, что в теории именно нарушения в процессе аутофагии приводят к болезни Паркинсона, сахарному диабету второго типа, некоторым видам рака и другим тяжелым заболеваниям. «В настоящее время продолжается разработка лекарств, которые могут ориентироваться на аутофагию»,— говорится в сообщении комитета. Вместе с медалью Ёсинори Осуми получит 6 млн шведских крон (примерно $930 тыс.).

Первое же награждение нынешнего года может вызвать серьезную критику в научном сообществе. Дело в том, что процессами аутофагии занимались еще двое выдающихся ученых — Дэниел Клёнски из США и Нобору Мицусима из Японии. В 2013 и 2014 годах эксперты называли их и Ёсинори Осуми в числе вероятных претендентов на Нобелевскую премию, однако комитет выбрал только господина Осуми.

Александр Черных