Hver fékk Nóbelsverðlaunin í læknavísindum 2016 og fyrir hvað?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hver fékk Nóbelsverðlaunin í læknavísindum 2016 og fyrir hvað?
Japanski líffræðingurinn Yoshinori Ohsumi hlaut Nóbelsverðlaunin í læknavísindum árið 2016 fyrir rannsóknir á frumuferli sem nefnist sjálfsát (e. macroautophagy) ^[1][2]. Fjölfrumungar eins og maðurinn eru samsettir úr milljörðum fruma, sem saman mynda vefi líkamans. Frumur líkamans framleiða sífellt ný prótín, og frumulíffæri eins og hvatberar myndast eftir þörfum. Samhliða eru eldri prótín og frumulíffæri brotin niður. Sjálfsát er lykilferli í slíku niðurbroti og er nauðsynlegt fyrir endurvinnslu og endurnýjun innan frumunnar. Frumur nýta sér sjálfsát líka til þess að bregðast við streituástandi eins og svelti. Þannig eykst sjálfsát þegar næringaraðstæður eru bágar og frumur nýta niðurbrotsefni til þess að viðhalda grunnorkumyndun og uppbyggingu innan frumunnar ^[3]. Mynd 1 lýsir í meginatriðum hvernig sjálfsátsferlið á sér stað innan frumu.

Upphaflega var talið að sjálfsátsferlið væri leið frumu til þess að eyða sér. Smásjárgreiningar sýndu að frumur bregðast við streitu með niðurbrotsferli og hægt var að fylgjast með sjálfsátsbólum myndast og renna saman við leysikornið. Um miðja tuttugustu öldina setti belgíski vísindamaðurinn Christian de Duve (1917–2013) fyrstur fram orðið lysosome (leysikorn) yfir frumulíffæri þar sem niðurbrot fer fram. Nokkru síðar kom hann einnig með orðið autophagy eða sjálfsát. Christian de Duve fékk Nóbelsverðlaun í læknavísindum árið 1974 ásamt Albert Claude (1899–1983) og George E. Palade (1912–2008) fyrir rannsóknir á uppbyggingu og starfsemi fruma. Lengi vel voru rannsóknir á sjálfsáti byggðar á smásjárgreiningum en ekki var vitað hvaða gen komu við sögu og hvernig ferlið virkar.

Rannsóknir Yoshinori Ohsumi gjörbreyttu rannsóknum á sjálfsátsferlinu. Hann nýtti gersveppi til þess að skilgreina gen sem eru nauðsynleg fyrir myndun sjálfsátsbólu og samruna hennar við leysikornið. Ohsumi bjó til gersveppastofna sem höfðu stökkbreytingar í mikilvægum ensímum sem eru nauðsynleg fyrir niðurbrot innan leysikorna (vacuole í gersveppum). Þegar þessir sveppir voru sveltir af næringarefnum hófst sjálfsátsferlið og samruni varð við leysikornið en ekkert niðurbrot átti sér stað^[4]. Þannig var greinilegt að það varð uppsöfnun á sjálfsátsbólum innan leysikornsins (mynd 3) og Ohsumi hafði þannig hannað tilraunamódel sem nýta mátti til þess að finna gen sem eru nauðsynleg fyrir myndun sjálfsátsbóla. Ohsumi nýtti slíkan stökkbreyttan gersveppastofn til þess að kanna hvaða áhrif stökkbreytingar í öðrum genum hefðu. Hann fór í gegnum stökkbreytingar í erfðamengi gersveppsins og skilgreindi sem sjálfsátsgen þau gen sem ekki leiddu til þessarar uppsöfnunarsvipgerðar þegar þau voru slegin út. Hann ályktaði að þau væru nauðsynleg fyrir myndun sjálfsátsbólunnar sjálfrar^[5].

Í kjölfarið sýndu Ohsumi og fleiri fram á að þessi gen eru varðveitt í öðrum tegundum, þar með talið manninum^[6]. Þetta varð til þess að mikil aukning hefur orðið á rannsóknum á sjálfsátsferlinu þar sem nú er mögulegt að slá út nauðsynleg sjálfsátsgen og skoða hvaða áhrif það hefur á tilraunalífverur^[7]. Í ljós hefur komið að sjálfsát er mikilvægt fyrir heilbrigða starfsemi lífvera, bæði vegna hreinsunarhlutverks innan fruma og vegna mikilvægis í viðbragði innan frumu við streituástandi.

Sjálfsátsferlið hefur verið tengt almennri lífslengd í tilraunalífverum og hafa rannsóknir í ávaxtaflugum, ormum og músum sýnt að skerðing á æti upp að ákveðnu marki lengir líf þessara lífvera. Þessi lífslengdaraukning í kjölfar sveltis verður meðal annars vegna aukningar á sjálfsáti og þar með almennri hreinsun innan fruma. Því er talið að jafnvægi á milli næringar og hreinsunar í frumum sé mikilvægt fyrir almenna heilbrigða starfsemi þessara lífvera. Sjálfsátsferlið hefur undanfarin ár einnig verið tengt við ýmsa sjúkdóma, eins og taugahrörnunarsjúkdóma og krabbamein. Það er ekki síst hreinsunarstarfsemin sem er talin fyrirbyggjandi í myndun þessara sjúkdóma. Á síðari stigum æxlismyndunar er hins vegar talið að sjálfsát hvetji æxlisvöxt vegna þess að það eykur hæfni æxlisfruma til þess að lifa af og skipta sér við erfiðar aðstæður. Rannsóknir um allan heim miða nú að því að skilja betur hvernig sjálfsát virkar í frumum til þess að geta tengt ferlið betur við almenna líkamsstarfsemi og sjúkdóma. Slíkar rannsóknir byggja á þeim tímamótarannsóknum sem Ohsumi og félagar gerðu í gersveppnum.

Tilvísanir:

1. ^ Nobel Prize in Physiology or Medicine 2016.
2. ^ Margrét Helga Ögmundsdóttir. (2016). Nóbelsverðlaunin í læknavísindum í ár endurspegla mikilvægi sorphirðu og endurvinnslu. Læknablaðið, 102(11): bls. 481.
3. ^ Ohsumi, Y. (2014). Historical landmarks of autophagy research. Cell Res, 24(1): bls. 9-23.
4. ^ Takeshige, K., o.fl. (1992). Autophagy in yeast demonstrated with proteinase-deficient mutants and conditions for its induction. Journal of cell biology, 119(2): bls. 301-11.
5. ^ Tsukada, M., & Ohsumi, Y. (1993). Isolation and characterization of autophagy-defective mutants of saccharomyces cerevisiae. FEBS Letters, 333(1-2), bls. 169-174.
6. ^ Mizushima, N., et al. (1998). A protein conjugation system essential for autophagy. Nature, 395(6700): bls. 395-8.
7. ^ Ichimura, Y., o.fl. (2000) A ubiquitin-like system mediates protein lipidation. Nature, 408(6811): bls. 488-92.

Myndir:

• Mynd 1: The 2016 Nobel Prize in Physiology or Medicine - Press Release. Nobelprize.org. (Sótt 5. 4. 2017).
• Myndir 2 og 3: Yoshinori Ohsumi - Facts. Nobelprize.org. (Sótt 5. 4. 2017).

...