Обявиха носителите на Нобеловата награда за физиология или медицина

Американците Джеймс Е. Ротман, Ранди У. Шекман и германецът Томас К. Зюдхоф спечелиха Нобелова награда за физиология или медицина за откриването на механизма, регулиращ везикуларния трафик – основна система за пренос в клетките, съобщиха сайтът Nobelprize.org.

Тримата учени разгадаха как клетките организират преноса на вещества. Всяка клетка е като фабрика, която произвежда и изнасямолекули. Инсулинът, например, се произвежда и освобождава в кръвта. Химически сигнали, наречени невротрансмитери, се изпращат от една клетка до друга. Тези молекули се транспортиратв клетката в малки мехурчета, наречени везикули. Тримата Нобелови лауреати откриха молекулярните принципи, които определят как този товар се доставя на точното място и време в клетката, предаде БТА.

Ранди Шекман откри комплект от гени, необходими за везикуларния трафик. Джеймс Ротман разкри белтъчния механизъм, който позволява на везикулите да се слеят с целта и така да бъде
прехвърлен товарът. Томас Зюдхоф разбра как сигналите насочват везикулите да освобождават точно товара си.

Чрез откритията си Ротман, Шекман и Зюдхоф разкриха изключително точната контролна система за пренос и доставка на клетъчен товар. Нарушенията в тази система са вредни и допринасят за поява на невродегенеративни заболявания, диабет, имунологични болести.

В големите пристанища, за да се достави точният товар на правилното място в точното време, са необходими системи. Клетката с различните си отделения, наречени органели, е изправена пред подобен проблем. Клетките произвеждат молекули, като хормони, невротрансмитери, цитокини и ензими, които трябва да бъдат доставени до други места в нея самата или изнесени точно в пределен момент. Времето и мястото са най-важни. Миниатюрните везикули, които са като мехурчета, заобиколени от мембрани, пренасят товара между органелите или се сливат с външната клетъчна стена и освобождават товара навън. Това е много важно, защото поражда активиране на нерви или контролира метаболизма.

Как везикулите знаят къде и кога да доставят товара?

Ранди Шекман изследва именно как клетката организира транспортната си система и през 70-те години на миналия век решава да изучава генетичната основа, като използва дрожди. Той открива клетки в тях с дефект в транспортната система, в които везикулите се натрупват на определени места. Така установява, че причината за това „задръстване“ е генетична и започва да идентифицира мутиралите гени. Открива три класа гени, които контролират различни аспекти на клетъчната транспортна система. Това дава нова информация за строго регулирания механизъм, койтоосигурява везикуларния транспорт в клетката. Джеймс Ротман също е заинтригуван от естеството на клетъчната система за пренос на молекули. Изследвайки везикуларния транспорт в клетки на бозайници през 80-те и 90-те години, той открива протеинов комплекс, който дава възможност на везикулите да се свързват и сливат с мембраните. В процеса на сливане Pротеините на везикулите и на мембраните се свързват като двете части на цип. Именно фактът, че има много такива протеини и че те се свързват само в специфични комбинации дава възможност товарът да бъде доставен на точното място. За преноса вътре в клетката и за свързването с външната клетъчна стена важи един и същи принцип.

Оказва се, че някои от гените, открити от Шекман за дрождите, кодират протеини, които съответстват на идентифицираните от Ротман за бозайници. Това разкрива древния еволюционен произход на транспортната система. Заедно те картографират компонентите на клетъчния механизъм за пренос на молекули.

Томас Зюдхоф се заинтригувал как нервните клетки комуникират една с друга в мозъка. Невротрансмитерите – сигнализиращите молекули, се освобождават от везикулите, които се сливат с външната стена на нервните клетки с механизма, открит от Ротман и Шекман. Тези везикули обаче могат да освобождават съдържанието си само когато нервната клетка сигнализира нещо на съседите си.

Как това освобождаване се контролира толкова точно?

Известно е, че в процеса участват калциеви йони. През 90-те години Зюдхоф търси чувствителни към калций протеини в нервните клетки. Той идентифицира молекулярния механизъм, който реагира на притока накалциеви йони и насочва съседните протеини бързо да свържатвезикулите към външната мембрана на нервната клетка. Ципът се отваря и сигнализира, че веществата се освобождават. Откритието на Зюдхоф обяснява как се постига точност във времето и как съдържанието на везикулите се освобождава по команда.

Откритият от тримата нобелисти процес е фундаментален в клетъчната физиология. Тези открития имат огромно значение за знанията ни как се доставят молекулите точно и когато трябва вътре в клетката и извън нея. Везикуларният транспорт и сливане действат със същите общи принципи в толкова различни организми като дрождите и човека. Системата е ключово важна за разнообразни физиологични процеси, в които се контролира съединяването на везикулите, като се започне от мозъчни сигнали и се стигне до освобождаване на хормони и имунни цитокини. Дефектен везикуларен транспорт има при много болести, включително и при диабета. Без тази удивително точна организация клетката би изпаднала в хаос.

Миналата година Нобеловата награда бе присъдена на Шиния Яманака и Джон Б. Гърдън за открития, свързани със стволовите клетки и клонирането на животни.