Letošní Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu získal japonský buněčný biolog Jošinori Ósumi (Ohsumi) (* 1945) z Tokijského technického ústavu za objasnění detailů autofagie, tedy procesu, při němž buňky „požírají samy sebe“.

Autorem termínu „autofagie“ je Belgičan Christian de Duve (v 60. letech u něj pracoval i český biochemik Jiří Čerkasov), který v roce 1974 získal Nobelovu cenu za objev lysozomů – specializovaných buněčných organel, v nichž probíhá kontrolovaný rozklad nepotřebných buněčných součástí. Organismus se tak zbavuje odpadu a zároveň získává stavební prvky pro novou syntézu biomolekul.

Autofagie je důležitá pro řadu fyziologických procesů. Podílí se na regulaci embryonálního vývoje, tělo s její pomocí reaguje na nedostatek živin a kontroluje růst buněk. Hraje roli v mechanismech zpomalujících stárnutí a v imunitních reakcích, pomáhá odstraňovat poškozené a nadbytečné proteiny… Poruchy autofagie souvisejí s rozvojem Parkinsonovy choroby, diabetu 2. typu a dalších nemocí včetně některých typů rakoviny.

 ČTĚTE TAKÉ:   Ivo Überall: Autofagie ve vztahu k nemoci (Vesmír 90, 41, 2011/1)

Už v šedesátých letech 20. století si biologové všimli, že buňky dovedou likvidovat své vlastní součásti tak, že je obklopí membránou a takto vzniklý váček (autofagozom) následně splyne s lysozomy (objevenými už v padesátých letech), které jsou naplněny enzymy schopnými rozkládat proteiny, tuky, sacharidy, nukleové kyseliny i další velké molekuly. Dlouho však nebyly známy molekulární detaily tohoto procesu.

Jošinori Ósumi počátkem devadesátých let uskutečnil sérii experimentů s kvasinkami (u nichž roli savčích lysozomů plní vakuoly). Vytvořil mutanty, jimž ve vakuolách chyběly degradační enzymy. Odpad tak neměl kdo likvidovat a autofagozomy se začaly v buňce hromadit jako nevyvážené kontejnery během stávky popelářů. Bylo je možno v mikroskopu pozorovat a potvrdit, že autofagie probíhá i v kvasinkách.

Ósumi následně chemicky vyvolával náhodné mutace, a zjišťoval, které z nich autofagii zablokují. Identifikoval tak postupně několik klíčových genů. Díky tomu bylo možno funkčně charakterizovat příslušné proteiny, které se podílejí na regulaci celého očistného procesu. Později se podařilo prokázat, že mechanismus popsaný u kvasinek funguje obdobně i u člověka.

Jošinori Ohsumi (čtvrtý stojící zprava) se svou skupinou. Snímek Tokyo Institute of Technology

Jošinori Ósumi (čtvrtý stojící zprava) se svou skupinou. Snímek Tokyo Institute of Technology.

 

Titulní snímek: Nahromadění lysozomů (fialově) v nervových buňkách obklopujících amyloidní plaky (patologické shluky proteinu amyloidu β, modře) u myšího modelu Alzheimerovy choroby. Takové hromadění lysozomů souvisí s poruchou mechanismu likvidace odpadu v nervových buňkách a vede k buněčné smrti. Autoři: Swetha Gowrishankar a Shawn Ferguson / Yale School of Medicine.

Print Friendly