Есинори осуми нобелевская премия: Нобелевскую премию по физиологии и медицине дали за исследование аутофагии |

Содержание

За что Осуми получил премию: нобелевский лауреат и его открытие — Наука

Описание

Ёсинори Осуми

3 октября Нобелевская премия 2016 года в области физиологии и медицины была присуждена профессору из Японии Ёсинори Осуми «за открытие механизма аутофагии». Подробнее об ученом и его открытии — в материале ТАСС.

Кто такой Ёсинори Осуми?

Нобелевский лауреат родился 9 февраля 1945 года в городе Фукуока, Япония.
Окончил Токийский университет, там же в 1974 году защитил диссертацию и получил степень доктора наук.
В 1974–1977 годах был исследователем в Университете Рокфеллера в Нью-Йорке. Затем работал и преподавал в различных японских университетах.
С 2014-го — профессор, руководитель подразделения по исследованию клеток в Токийском технологическом институте.

Нобель по медицине и физиологии: интересные факты из истории премии

Что такое аутофагия?

Аутофагия (в переводе с греч. — «самопоедание») — это естественный процесс «самоочистки», уничтожения и переработки внутренних компонентов клеток живых организмов.
За процессы аутофагии отвечают отдельные элементы клеток: вакуоли (у грибов и растений) или лизосомы (у клеток животных). Они перерабатывают отжившие, вредные или ставшие ненужными белки и другие органические вещества.
За счет «переработки» ненужных веществ можно быстро восполнить нехватку энергии для нужд клетки. Наиболее интенсивно этот процесс работает, когда организм испытывает стресс, например голодает.
То, что такой феномен существует, ученые установили еще в 1960-х.

‘TrialPlanner/Youtube’

За что именно Осуми получил Нобелевскую премию?

Японский ученый удостоен премии за эксперименты и публикации по изучению механизма аутофагии, сделанные им в конце 1980-х — начале 1990-х.
Осуми провел эксперимент, в результате которого стал понятен механизм работы аутофагии в клетках дрожжей. Отследить эти механизмы при помощи микроскопа невозможно, поэтому ученый вырастил искусственную дрожжевую культуру, в которой «отключил» у вакуолей функцию аутофагии и сымитировал так называемое голодание клетки, лишив ее источников энергии.
В ходе исследований ученый увидел, что вакуоли оказались переполнены аутофагосомами — специальными клеточными образованиями, которые содержали поврежденные белки или органические вещества.
В ходе научных изысканий Осуми также установил и то, какие гены (всего 15) отвечают за аутофагию.

‘Чердак/YouTube’

Практическое применение открытия Осуми

Исследования Осуми и других ученых в 1990–2000-х позволили сделать вывод, что механизм аутофагии является одним из важнейших физиологических процессов.
«Самоочистка» позволяет клетке бороться с вирусами, опасными и вредными веществами; фактически это механизм противодействия старению. Нарушение у человека работы генов, связанных с аутофагией, приводит к раку и болезни Паркинсона.
По мнению ученых, дальнейшее изучение механизма аутофагии вместе с развитием генной инженерии может позволить создать новые лекарства от самых разнообразных болезней, с которыми пока не справляется современная медицина.

Подробнее о том, за что вручили Нобелевскую премию по физике, читайте на сайте научно-популярного портала «Чердак»

TЕСТ

Теги

Нобелевская премия

«Главная причина — стресс»: в какие мифы об инсульте верят россияне

29 октября — Всемирный день борьбы с инсультом. Фонд ОРБИ (Общество родственников больных с инсультом) совместно с ВЦИОМ изучил восприятие инсульта жителями России. В исследование вошли вопросы о причинах заболевания, симптомах, группах повышенного риска, а также об отношении россиян к своему здоровью и мерах профилактики. ТАСС публикует несколько важных выводов

Читать полностью

За что дали Нобелевскую премию по медицине: комментарий эксперта

3 октября 2016

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, NOBEL FOUNDATION

Лауреатом Нобелевской премии в области медицины и физиологии стал японец Йоcинори Осуми.

Премию ему вручили за исследования механизмов аутофагии — так называется процесс «самопоедания» клеток. Осуми является молекулярным биологом и работает в Токийском технологическом институте.

Вот как прокомментировал это известие Константин Северинов, специалист в области молекулярной биологии (регуляция транскрипции генов бактерий), профессор Сколковского института науки и технологий:

Явление аутофагии известно довольно давно, и суть его в том, что клетки должны не только расти, но также должны какие-то свои части время от времени разлагать, такой контроль качества, когда составные части клетки стареют и должны быть заменены, а перед этим уничтожены. Это происходит в клетках каждого организма, но генетическая подоплека этого процесса была совершенно неизвестна, а само явление, когда в клетках наблюдали такие пузырьки — их называют вакуоли, аутофагосомы, в которых видели фрагменты вроде бы нормальных частей клетки, — это наблюдали еще в 50-х годах ХХ века.

А то, что лауреат сделал, — он в конце 80-х-начале 90-х годов перешел на дрожжи вместо того, чтобы изучать клетки человека, они являются замечательным модельным объектом для изучения — с точки зрения сложности они похожи на клетки человека, но работать с ними гораздо легче с точки зрения генетики.

Проблема в том, что явление аутофагии в клетках дрожжей не было известно, они очень маленькие, их неудобно смотреть в микроскопе. Тем не менее, с помощью каких-то красивых экспериментальных подходов Осуми удалось показать, что аутофагия в дрожжах существует, а дальше был вопрос техники — выявить те гены, мутации в которых нарушают этот процесс. А потом оказалось, что у человека гены, ответственные за аутофагию, — такие же, как у дрожжей. Таким образом были идентифицированы все те гены, которые необходимы нам, чтобы этот процесс у нас шел.

Принципиальная важность открытия в том, что открыт и на генетическом уровне охарактеризован важнейший клеточный процесс. С практической точки зрения, если клетка умеет переваривать себя, если у нее есть специальный генетически контролируемый процесс или каскад реакций, который позволяет это делать, то, например, если бы вы смогли активировать такой процесс в раковых клетках, которые бессмертны, то можно таким образом пытаться бороться с раком. Если можно процесс аутофагии индуцировать каким-то образом в раковых клетках, то наверное, можно пытаться их таким образом убить.

Этот же процесс аутофагии вовлечен в борьбу организма с инфекционными заболеваниями, — когда бактерия попадает в клетку, клетка борется с ней, создавая те самые вакуоли и используя те же самые белки, которые вовлечены в аутофагию.

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

У пожилых людей процесс аутофагии участвует в старении, потому что он не очень хорошо работает и у нас накапливается шлак. А если бы можно было этот процесс активировать и сделать это контролируемо и правильно, я боюсь говорить, что можно получить омоложение, но как принципиальный подход, можно про это думать.

В России количество ученых, занятых биомедициной, мало. С одной стороны, странно, конечно, говорить про 40-е годы, но Советский Союз — одна из немногих стран, где генетика подверглась систематическому разгрому со стороны государства, и последствия этого, безусловно, ощущаются. Скажем так, не стимулировало то, чтобы наша страна стала передовой в этой области.

Кроме того, отток ученых начала 90-х годов привел к тому, что качество научных исследований в России упало. Ну и самое главное, что такого рода исследования требуют определенной инфраструктуры, налаживания поставок реагентов, животных для опытов, оборудования. Казалось бы, банальные вещи.

Так вот, Россия — одна из стран, где проблема бесперебойной доставки вещей, необходимых для такого рода исследований, до сих пор не решена.

Голодание для здоровья и долголетия: исследование старения клеток, удостоенное Нобелевской премии

Японский клеточный биолог Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию по медицине в 2016 году за исследование того, как клетки перерабатывают и обновляют свое содержимое — процесс, называемый аутофагией. Голодание активирует аутофагию, что помогает замедлить процесс старения и положительно влияет на обновление клеток.

Что такое аутофагия?

Во время голодания клетки расщепляют белки и другие клеточные компоненты и используют для получения энергии. Во время аутофагии клетки уничтожают вирусы и бактерии и избавляются от поврежденных структур. Это процесс, который имеет решающее значение для здоровья, обновления и выживания клеток.

Работа Осуми

Осуми создал совершенно новую область науки, изучая аутофагию у дрожжей. Он обнаружил, что гены аутофагии используются высшими организмами, включая человека, и что мутации в этих генах могут вызывать болезни. Животные, растения и одноклеточные организмы полагаются на аутофагию, чтобы противостоять голоду.

Хотя аутофагия была впервые обнаружена в 1960-х годах, исследования Осуми с конца 1980-х и начала 1990-х годов до сегодняшнего дня показали, что аутофагия играет роль в защите от воспалений и таких заболеваний, как деменция и болезнь Паркинсона. Когда Осуми начал исследовать аутофагию, ежегодно по этой теме публиковалось менее 20 статей; теперь их насчитывается более 5000 в год, поскольку это предмет изучения в различных областях, включая исследования рака и долголетия.

Голодание для здоровья

Ученые обнаружили, что голодание от 12+ до 24+ часов запускает аутофагию и считается одной из причин того, что голодание связано с долголетием. Существует большое количество исследований, которые связывают голодание с улучшением контроля сахара в крови, уменьшением воспаления, потерей веса и улучшением работы мозга; Исследование Ошуми дает некоторые «как» этому исследованию. Упражнения также могут вызывать аутофагию в некоторых клетках, позволяя клеткам начать процесс восстановления и обновления.

«Спорадическое краткосрочное голодание, обусловленное религиозными и духовными верованиями, распространено во многих культурах и практиковалось на протяжении тысячелетий, но научный анализ последствий ограничения калорийности был проведен совсем недавно. Опубликованные исследования показывают, что мозг избавлен от многих последствий краткосрочного ограничения пищи, возможно, потому, что это метаболически привилегированное место, которое по сравнению с другими органами защищено от острых последствий лишения питательных веществ, включая аутофагию. Здесь мы показываем, что это не так: кратковременное ограничение в еде вызывает резкое усиление аутофагии в коре головного мозга и нейронах Пуркинье… Наше наблюдение о том, что короткий период ограничения в еде может вызывать повсеместное усиление аутофагии в нейронах ЦНС, может иметь клиническое значение. Как отмечалось выше, нарушение аутофагии может вызвать нейродегенеративное заболевание, и обратное также может быть верным: усиление аутофагии может иметь нейропротекторный эффект».

Пост в синих зонах

На протяжении всей истории человечества пост был частью религиозной, духовной и оздоровительной практики. В районе синих зон Икарии долгожители соблюдают около 150 дней религиозного поста в году.

Примечание. Голодание в течение длительного времени всегда должно проводиться под наблюдением врача. Если вы не едите после 19:00. до 7 часов утра следующего дня, то технически это 12-часовое голодание, и поэтому наш первый прием пищи в день называется «завтраком». Доктор Вальтер Лонго, директор Института долголетия Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, рекомендует большинству людей есть два раза в день, если у них проблемы с перееданием. Если кто-то последний раз ест в 16:00. и завтракает на следующий день в 7 утра, то это 15-часовое голодание.

«По мере расширения исследований аутофагии стало ясно, что это не просто реакция на голодание.
Он также способствует ряду физиологических функций, таких как ингибирование раковых клеток и старение, устранение патогенов и очистка клеток изнутри. Мы также начали наблюдать небольшой взрыв исследований, демонстрирующих новую функцию нокаута генов, которые способствуют аутофагии. Однако мы еще многого не знаем о механизме аутофагии, и это требует серьезного изучения. Я надеюсь продолжить изучение аутофагии на молекулярном уровне, чтобы разобраться с механизмом в лоб. Это моя миссия».

Источники цитирования:

https://www.nature.com/articles/543S19a

https://www.bbc.com/news/health-44005092

http://www.sciencemag.org/news /2016/10/nobel-honors-discoveries-how-cells-eat-themselves

https://www.theguardian.com/science/2016/oct/03/yoshinori-ohsumi-wins-nobel-prize-in- медицина

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3106288/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867411008282

https://www.

ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5479440/

https://www.nytimes.com/2009/10/06/science/06cell.html?pagewanted=all&_r=1

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22285542

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22258505

теги •

Долголетие

Пост

Получить информационный бюллетень

Подпишитесь на бесплатную еженедельную рассылку BLUE ZONES®, где мы приносим вам эксклюзивные интервью, самые свежие новости о долголетии и свежие советы, как жить дольше и лучше.

Обслуживание сайта UPQODE

Управление согласием

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2016 г. – Пресс-релиз

Ёсинори Осуми

Шведский (pdf)

03. 10.2016

Нобелевская ассамблея Каролинского института сегодня приняла решение присудить

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2016 г.

от

до

Ёсинори Осуми

за открытие механизмов аутофагии

Лауреат Нобелевской премии этого года открыл и объяснил механизмы, лежащие в основе аутофагии , фундаментального процесса деградации и переработки клеточных компонентов.

Слово аутофагия происходит от греческих слов auto-, что означает «я», и phagein , что означает «есть» . Таким образом, аутофагия означает «самопоедание». Эта концепция возникла в 1960-х годах, когда исследователи впервые обнаружили, что клетка может разрушать свое собственное содержимое, заключая его в мембраны, образуя мешкообразные пузырьки, которые транспортируются в рециркулирующий отсек, называемый лизосомой , и для деградации. Трудности в изучении этого явления привели к тому, что мало что было известно до тех пор, пока в начале 19 века не была проведена серия блестящих экспериментов.В 90-х годах Ёсинори Осуми использовал пекарские дрожжи для идентификации генов, необходимых для аутофагии. Затем он продолжил объяснять механизмы, лежащие в основе аутофагии у дрожжей, и показал, что подобные сложные механизмы используются в наших клетках.

Открытия Осуми привели к новой парадигме нашего понимания того, как клетка перерабатывает свое содержимое. Его открытия открыли путь к пониманию фундаментальной важности аутофагии во многих физиологических процессах, таких как адаптация к голоданию или реакция на инфекцию. Мутации в генах аутофагии могут вызывать заболевания, а процесс аутофагии вовлечен в несколько состояний, включая рак и неврологические заболевания.

Деградация – центральная функция всех живых клеток

В середине 1950-х годов ученые обнаружили новый специализированный клеточный компартмент, названный органеллой , содержащий ферменты, расщепляющие белки, углеводы и липиды. Этот специализированный компартмент называется « лизосома » и функционирует как рабочая станция для деградации клеточных компонентов. Бельгийский ученый Кристиан де Дюв был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1919 г.74 за открытие лизосомы. Новые наблюдения 1960-х годов показали, что внутри лизосом иногда можно обнаружить большое количество клеточного содержимого и даже целых органелл. Таким образом, клетка, по-видимому, обладает стратегией доставки больших грузов к лизосомам. Дальнейший биохимический и микроскопический анализ выявил новый тип везикул, транспортирующих клеточный груз к лизосомам для деградации (рис. 1). Кристиан де Дюв, ученый, открывший лизосому, ввел термин аутофагия, «самопоедание», для описания этого процесса. Новые везикулы получили название 9.0093 аутофагосомы .

Рисунок 1: Наши клетки имеют различные специализированные отсеки. Лизосомы составляют один из таких компартментов и содержат ферменты для переваривания клеточного содержимого. Внутри клетки был обнаружен новый тип везикул, называемый аутофагосомой. По мере формирования аутофагосома она поглощает клеточное содержимое, такое как поврежденные белки и органеллы. Наконец, он сливается с лизосомой, где содержимое расщепляется на более мелкие составляющие. Этот процесс обеспечивает клетку питательными веществами и строительными блоками для обновления.

В 1970-х и 1980-х годах исследователи сосредоточились на выяснении другой системы, используемой для деградации белков, а именно «протеасомы». В рамках этой исследовательской области Аарон Чехановер, Аврам Гершко и Ирвин Роуз были удостоены Нобелевской премии по химии 2004 года за «открытие убиквитин-опосредованной деградации белка». Протеасома эффективно расщепляет белки один за другим, но этот механизм не объясняет, как клетка избавляется от более крупных белковых комплексов и изношенных органелл. Может ли процесс аутофагии быть ответом, и если да, то каковы были механизмы?

Новаторский эксперимент

Ёсинори Осуми принимал активное участие в различных областях исследований, но после открытия собственной лаборатории в 1988 году он сосредоточил свои усилия на деградации белка в вакуоли , органелле, которая соответствует лизосоме в клетках человека. Клетки дрожжей относительно легко изучать, поэтому их часто используют в качестве модели клеток человека. Они особенно полезны для идентификации генов, которые важны в сложных клеточных путях. Но Осуми столкнулась с серьезной проблемой; дрожжевые клетки малы, и их внутреннюю структуру нелегко различить под микроскопом, поэтому он не был уверен, существует ли вообще аутофагия в этом организме. Осуми рассудил, что если бы ему удалось нарушить процесс деградации в вакуоли, пока был активен процесс аутофагии, то аутофагосомы должны были бы накапливаться внутри вакуоли и становиться видимыми под микроскопом. Поэтому он культивировал мутировавшие дрожжи, лишенные вакуолярных ферментов деградации, и одновременно стимулировал аутофагию, голодая клетки. Результаты были поразительны! В течение нескольких часов вакуоли были заполнены небольшими везикулами, которые не подверглись деградации (рис. 2). Везикулы были аутофагосомами, и эксперимент Осуми доказал, что аутофагия существует в дрожжевых клетках. Но что еще более важно, теперь у него был метод идентификации и характеристики ключевых генов, участвующих в этом процессе. Это был крупный прорыв, и Осуми опубликовала результаты в 1992.

Рисунок 2: У дрожжей (левая панель) большой компартмент, называемый вакуолью, соответствует лизосоме в клетках млекопитающих. Осуми создал дрожжи, лишенные вакуолярных ферментов деградации. Когда эти дрожжевые клетки голодали, в вакуоли быстро накапливались аутофагосомы (средняя панель). Его эксперимент показал, что аутофагия существует у дрожжей. В качестве следующего шага Осуми изучил тысячи мутантов дрожжей (правая панель) и определил 15 генов, необходимых для аутофагии.

Обнаружены гены аутофагии

Теперь Осуми воспользовался преимуществами созданных им штаммов дрожжей, в которых аутофагосомы накапливались во время голодания. Этого накопления не должно происходить, если гены, важные для аутофагии, были инактивированы. Осуми подверг дрожжевые клетки воздействию химического вещества, которое случайным образом внесло мутации во многие гены, а затем вызвал аутофагию. Его стратегия сработала! В течение года после открытия аутофагии у дрожжей Осуми идентифицировал первые гены, необходимые для аутофагии. В его последующей серии элегантных исследований белки, кодируемые этими генами, были функционально охарактеризованы. Результаты показали, что аутофагия контролируется каскадом белков и белковых комплексов, каждый из которых регулирует отдельную стадию инициации и образования аутофагосом (рис. 3).

Рисунок 3: Осуми изучал функцию белков, кодируемых ключевыми генами аутофагии. Он описал, как сигналы стресса инициируют аутофагию и механизм, с помощью которого белки и белковые комплексы способствуют различным стадиям образования аутофагосом.

Аутофагия — важный механизм в наших клетках

После идентификации механизма аутофагии у дрожжей остался ключевой вопрос. Был ли соответствующий механизм управления этим процессом у других организмов? Вскоре стало ясно, что в наших собственных клетках действуют практически идентичные механизмы. Теперь стали доступны исследовательские инструменты, необходимые для изучения важности аутофагии у людей.

Благодаря Осуми и другим, пошедшим по его стопам, мы теперь знаем, что аутофагия контролирует важные физиологические функции, при которых клеточные компоненты должны разрушаться и перерабатываться. Аутофагия может быстро обеспечить топливо для энергии и строительные блоки для обновления клеточных компонентов и, следовательно, необходима для клеточного ответа на голодание и другие виды стресса. После заражения аутофагия может устранить вторгшиеся внутриклеточные бактерии и вирусы. Аутофагия способствует развитию эмбриона и дифференцировке клеток. Клетки также используют аутофагию для устранения поврежденных белков и органелл, механизм контроля качества, который имеет решающее значение для противодействия негативным последствиям старения.

Нарушение аутофагии связывают с болезнью Паркинсона, диабетом 2 типа и другими заболеваниями, возникающими у пожилых людей. Мутации в генах аутофагии могут вызывать генетические заболевания. Нарушения в аутофагическом механизме также связаны с раком. В настоящее время ведутся интенсивные исследования по разработке лекарств, которые могут воздействовать на аутофагию при различных заболеваниях.

Аутофагия известна уже более 50 лет, но ее фундаментальное значение в физиологии и медицине было признано только после исследования Ёсинори Осуми, изменившего парадигму в 19 веке.90-е годы. За свои открытия он удостоен в этом году Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Ключевые публикации

Такэсигэ К., Баба М., Цубои С., Нода Т. и Осуми Ю. (1992). Аутофагия у дрожжей, продемонстрированная с помощью мутантов с дефицитом протеиназы, и условия ее индукции. Журнал клеточной биологии 119, 301-311

Цукада М. и Осуми Ю. (1993). Выделение и характеристика дефектных по аутофагии мутантов Saccharomyces cervisiae . Письма ФЕБС 333, 169-174

Мидзусима Н., Нода Т., Йошимори Т., Танака Ю., Исии Т., Джордж М.Д., Клионски Д.Дж., Осуми М. и Осуми Ю. (1998). Система конъюгации белков необходима для аутофагии. Природа 395, 395-398

Ичимура Ю., Кирисако Т., Такао Т., Сатоми Ю., Симониши Ю., Исихара Н., Мидзусима Н., Танида И., Коминами Э., Осуми М., Нода Т. и Осуми Ю. (2000). Убиквитин-подобная система опосредует липидизацию белков. Природа, 408, 488-492

Ёсинори Осуми родился в 1945 году в Фукуоке, Япония. Он получил докторскую степень. из Токийского университета в 1974 году. Проведя три года в Рокфеллеровском университете в Нью-Йорке, США, он вернулся в Токийский университет, где в 1988 году создал свою исследовательскую группу. С 2009 года он является профессором Токийского технологического института.

Нобелевская ассамблея, состоящая из 50 профессоров Каролинского института, присуждает Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Его Нобелевский комитет оценивает номинации. С 1901 Нобелевская премия присуждена ученым, сделавшим важнейшие открытия на благо человечества.