ნობელის პრემია მარხვის სარგებლიანობის დამტკიცებისთვის მიენიჭა. წყვეტილი მარხვა, ხანგრძლივი ჯანსაღი სიცოცხლე და უჯრედული აუტოფაგია იოშინორი ოჰსუმის აღმოჩენა

იაპონელი ბიოლოგი იოშინორი ოსუმი Ნობელის ლაურეატიფიზიოლოგიისა და მედიცინის დარგში.
სკრინშოტი ვიდეოდან

დაიწყო 2016 წლის ნობელის კვირეული, რომლის დროსაც ყველაზე საპატიო სამეცნიერო ჯილდოებისხვადასხვა სფეროში.

მედიცინასა და ფიზიოლოგიაში ლაურეატი 3 ოქტომბერს დასახელდა. ეს იყო იოშინორი ოსამი, ტოკიოს ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის უჯრედული ბიოლოგი, რომელიც დაჯილდოვდა "ავტოფაგიის მექანიზმების აღმოჩენისთვის", ნათქვამია ნობელის კომიტეტის ვებსაიტზე.

მისმა აღმოჩენებმა გზა გაუხსნა ავტოფაგიის ფუნდამენტური მნიშვნელობის გასაგებად სხვადასხვა ფიზიოლოგიურ პროცესებში, როგორიცაა შიმშილისადმი ადაპტაცია და ინფექციაზე რეაგირება, ნათქვამია ჯილდოს პრესრელიზში.

ავტოფაგია არის უჯრედის არასაჭირო ნაწილების – მასში დაგროვილი სხვადასხვა „ნაგვის“ გადამუშავებისა და გადამუშავების პროცესი. ტერმინი ბერძნულიდან ითარგმნება როგორც "თვითჭამა" ან "თვითჭამა".

აუტოფაგიის მექანიზმი.

მეცნიერებმა ეს ფენომენი ჯერ კიდევ გასული საუკუნის 60-იან წლებში აღმოაჩინეს. მაგრამ მათ ვერ გაიგეს მექანიზმის სირთულეები. 90-იან წლებში ეს ოსუმმა გააკეთა. თავისი ექსპერიმენტებით მან ასევე გამოავლინა გენები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ავტოფაგიაზე. ოსუმი გახდა 39-ე მეცნიერი ისტორიაში, რომელსაც ერთპიროვნულად მიენიჭა ნობელის პრემია.

ავტოფაგია თანდაყოლილია ცოცხალ ორგანიზმებში, მათ შორის ადამიანებში. მისი წყალობით უჯრედები ათავისუფლებენ არასაჭირო ნაწილებს, მთლიანობაში კი ორგანიზმი - არასაჭირო უჯრედებისგან.

ბუნებამ უჯრედებს დაჯილდოების უნარი შესძინა, რაც ზედმეტი ან მავნე „გამოიყურება“. ძალიან მარტივად რომ ვთქვათ, უჯრედები „ნაგავს“ სპეციალურ პარკებში – აუტოფაგოსომებში ათავსებენ. შემდეგ ისინი გადააქვთ კონტეინერებში - ლიზოსომებში, სადაც ეს ყველაფერი ნადგურდება და შეიწოვება. დამუშავებული პროდუქტები გამოიყენება უჯრედის კვების ან განახლებისთვის.

ფაგოსომის ფორმირება.
ინფოგრაფიკა: ნობელის კომიტეტი

აუტოფაგიის წყალობით უჯრედი იწმინდება მასში მოხვედრილი ინფექციისა და შედეგად მიღებული ტოქსინებისგან.

ფაგოსომისა და ლიზოსომის შერწყმა.
ინფოგრაფიკა: ნობელის კომიტეტი

აუტოფაგია ყველაზე აქტიურია, როდესაც სხეული სტრესის ქვეშ იმყოფება. მაგალითად, შიმშილი. ამ შემთხვევაში უჯრედი ენერგიას გამოიმუშავებს თავისი შინაგანი რესურსებიდან, ანუ ნებისმიერი დაგროვილი „ნაგვისგან“, მათ შორის პათოგენური ბაქტერიებისგან.

იაპონელი მეცნიერის აღმოჩენა გვიჩვენებს, რომ მარხვა ანუ მარხვა მაინც სასარგებლოა – ორგანიზმი მართლაც იწმინდება აუტოფაგიის გამო.

ის ასევე იცავს ორგანიზმს ნაადრევი დაბერებისგან. შესაძლოა აახალგაზრდავებს კიდეც იმის გამო, რომ ქმნის ახალ უჯრედებს, გამოაქვს ორგანიზმიდან დეფექტურ ცილებს და დაზიანებულ უჯრედშიდა ელემენტებს, ინარჩუნებს მას კარგ მდგომარეობაში.

ხოლო აუტოფაგიის პროცესების დარღვევა იწვევს პარკინსონის დაავადებას, დიაბეტს და კიბოსაც კი. ამის გაცნობიერებით, ექიმები უკვე ქმნიან ახალ წამლებს, რომლებსაც შეუძლიათ დარღვევების გამოსწორება და, შესაბამისად, განკურნება.

ისე, პრევენციის მიზნით, ხანდახან ღირს შიმშილი, ორგანიზმი სამკურნალო სტრესში მიიყვანოს.

წაიკითხეთ ასევე ForumDaily-ზე:

ვითხოვთ თქვენს მხარდაჭერას: შეიტანეთ თქვენი წვლილი ForumDaily პროექტის განვითარებაში

გმადლობთ ჩვენთან ყოფნისთვის და ნდობისთვის! ბოლო ოთხი წლის განმავლობაში, ჩვენ მივიღეთ ბევრი მადლიერი გამოხმაურება მკითხველებისგან, რომლებიც დაეხმარნენ ჩვენს მასალებს შეერთებულ შტატებში გადასვლის შემდეგ ცხოვრების მოწყობაში, სამუშაოს ან განათლების მიღებაში, საცხოვრებლის პოვნაში ან ბავშვის მოწყობაში საბავშვო ბაღში.

ყოველთვის შენი, ForumDaily!

დამუშავება . . .

ტოკიოს ტექნოლოგიური ინსტიტუტის პროფესორი იოშინორი ოჰსუმი. იაპონელი მეცნიერი მას მიენიჭა თავისი ფუნდამენტური სამუშაოსთვის, რომელმაც აუხსნა მსოფლიოს, თუ როგორ ხდება ავტოფაგია - უჯრედული კომპონენტების გადამუშავებისა და გადამუშავების ძირითადი პროცესი.

იოშინორი ოჰსუმის მუშაობის წყალობით, სხვა მეცნიერებმა მიიღეს ინსტრუმენტები ავტოფაგიის შესასწავლად არა მხოლოდ საფუარში, არამედ სხვა ცოცხალ არსებებში, მათ შორის ადამიანებშიც. შემდგომმა კვლევებმა აჩვენა, რომ აუტოფაგია კონსერვაირებული პროცესია და ის ადამიანებშიც ანალოგიურად ხდება. აუტოფაგიის დახმარებით ჩვენი სხეულის უჯრედები იღებენ დაკარგული ენერგიას და სამშენებლო რესურსებს, შინაგანი რეზერვების მობილიზებას. ავტოფაგია ჩართულია დაზიანებულის მოცილებაში უჯრედის სტრუქტურებირომლის შენარჩუნებაც მნიშვნელოვანია ნორმალური ოპერაციაუჯრედები. ასევე, ეს პროცესი უჯრედების დაპროგრამებული სიკვდილის ერთ-ერთი მექანიზმია. აუტოფაგიის დარღვევები შეიძლება იყოს კიბოს და პარკინსონის დაავადების საფუძველი. გარდა ამისა, აუტოფაგია მიზნად ისახავს უჯრედშიდა ინფექციურ აგენტებთან ბრძოლას, მაგალითად, ტუბერკულოზის გამომწვევ აგენტს. ალბათ იმის წყალობით, რომ საფუარმა ოდესღაც გაგვიმხილა აუტოფაგიის საიდუმლო, ჩვენ მივიღებთ ამ და სხვა დაავადებების განკურნებას.

ნობელის კომიტეტის განცხადებაში ნათქვამია, რომ ოსუმმა „აღმოაჩინა და გაარკვია ავტოფაგიის საფუძვლიანი მექანიზმები, უჯრედული კომპონენტების განადგურებისა და გამოყენების ფუნდამენტური პროცესი“. თავად სიტყვა "ავტოფაგია" მომდინარეობს ორი ბერძნული სიტყვიდან - "auto", რაც ნიშნავს "მე" და "phagein", რაც ნიშნავს "ჭამას". ამრიგად, ის სიტყვასიტყვით ნიშნავს "თვითჭამას" (თავისუფლად ითარგმნება "თვითჭამა").

ავტოფაგია ცნობილია 50 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მაგრამ მისი ფუნდამენტური მნიშვნელობა ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში მხოლოდ ოსუმის კვლევის შემდეგ იქნა აღიარებული 1990-იან წლებში. სწორედ ამ ნამუშევრების წყალობით მიიღო მან ნობელის პრემია.

აუტოფაგიის ზოგადი გაგება მეცნიერებმა 1960-იან წლებში მიიღეს, როდესაც მკვლევარებმა პირველად დააკვირდნენ, როგორ ანადგურებენ უჯრედები საკუთარ შიგთავსს მემბრანებში ჩასმით. ამ პროცესის დროს წარმოიქმნება ვეზიკულები (როგორც ფორმირების ტომრები), რომლებიც შემდეგ გადაეცემა უჯრედის გადამამუშავებელ „ნაწილს“, რომელსაც ეწოდება ლიზოსომა), შემდგომი განადგურებისთვის.

ორგანელა (უჯრედის კომპონენტი) აუტოფაგოსომა შთანთქავს უჯრედის კომპონენტებს და შემდეგ აძლევს მათ ლიზოსომას "შეჭამას", რომელშიც ისინი ნადგურდებიან.

მაგრამ ინფორმაციის ნაკლებობის გამო რთული იყო ამ ფენომენის თავისებურებების შესწავლა. ოსუმმა ბრწყინვალე ექსპერიმენტების სერია ჩაატარა 1990-იანი წლების დასაწყისში. კერძოდ, მეცნიერმა გამოიყენა მცხობელის საფუარი გენების დასადგენად, რომლებიც განსაზღვრავენ აუტოფაგიის პროცესის მიმდინარეობას. შემდეგ მკვლევარმა გააგრძელა საფუარის „თვითჭამის“ მექანიზმების გარკვევა და აჩვენა, რომ მსგავსი რთული მექანიზმები გამოიყენება ადამიანის უჯრედებში.

ოსუმის აღმოჩენამ განაპირობა ახალი პარადიგმა მეცნიერთა გაგებაში, თუ როგორ ამუშავებენ უჯრედები მათ შინაარსს. მისმა აღმოჩენამ ხელი შეუწყო გზას აუტოფაგიის ფუნდამენტური მნიშვნელობის გასაგებად ბევრ ფიზიოლოგიურ პროცესში, როგორიცაა შიმშილისადმი ადაპტაცია.

აუტოფაგიის მაკონტროლებელი გენების მუტაციამ შეიძლება გამოიწვიოს დაავადება. გარდა ამისა, აუტოფაგიის პროცესი ონკოლოგიური და ნევროლოგიური დაავადებების მნიშვნელოვანი კომპონენტია.

მოდით ვისაუბროთ ცოტა ისტორიაზე, რომლის გარეშეც თავად აღმოჩენა არ იქნებოდა. 1950-იანი წლების შუა პერიოდში მეცნიერებმა აღმოაჩინეს ახალი სპეციალიზებული ფიჭური "კუპე" - ორგანელა, რომელიც შეიცავს ფერმენტებს, რომლებიც ამუშავებენ ცილებს, ნახშირწყლებს და ცხიმებს. ორგანელას ეწოდა ლიზოსომა და განისაზღვრა მისი ფუნქციები (სამუშაო სადგური უჯრედული კომპონენტების განადგურებისთვის).

სხვათა შორის, ბელგიელ მეცნიერ კრისტიან დე დიუვეს 1974 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში ლიზოსომების აღმოჩენისთვის.

ტერმინი „ავტოფაგია“ პირველად 1963 წელს შემოგვთავაზა ბელგიელმა ბიოქიმიკოსმა კრისტიან დე დიუვემ, რომელმაც კოლეგებთან ერთად 1974 წელს მიიღო ნობელის პრემია მედიცინაში.

1960-იან წლებში ახალმა დაკვირვებებმა აჩვენა დიდი რიცხვიფიჭური კომპონენტები და მთლიანი ორგანელებიც კი ზოგჯერ გვხვდება ლიზოსომებში.

გამოდის, რომ უჯრედებს აქვთ ლიზოსომებისთვის დიდი „დატვირთვების“ მიწოდების სტრატეგია. შემდგომმა ბიოქიმიურმა და მიკროსკოპულმა კვლევებმა გამოავლინა ვეზიკულის ახალი ტიპი, რომელიც გადააქვს უჯრედულ ტვირთს ლიზოსომებში შემდგომი განადგურებისთვის. კრისტიან დე დიუვემ გამოიგონა ტერმინი ავტოფაგია, „თვითჭამა“, ამ პროცესის აღსაწერად. ვეზიკულების ახალ ტიპს ეწოდა ავტოლიზოსომები (ან აუტოფაგოსომები).

1970-იან და 1980-იან წლებში მკვლევარებმა ყურადღება გაამახვილეს ცილების, პროტეასომას მოსაკლავად გამოყენებული სხვა სისტემის მოქმედების ახსნაზე. და ამ თემის ფარგლებში, აარონ ჩიეჩანოვერს, ავრამ ჰერშკოს და ირვინ როუზის მიენიჭათ 2004 წლის ნობელის პრემია ქიმიაში " უბიკიტინის როლის აღმოჩენა უჯრედული სისტემაპროტეაზომებში ცილების დეგრადაცია". პროტეაზომები ეფექტურად ანადგურებენ ცილებს "თითო-თითო ჯერზე", მაგრამ ეს მექანიზმი არ ხსნის, თუ როგორ ათავისუფლებენ უჯრედები მსხვილ ცილოვან კომპლექსებს და "გაცვეთილ" ორგანელებს.

იაპონელი მეცნიერი ოსუმი აქტიურად იყო ჩართული სხვადასხვა კვლევებში, მაგრამ როდესაც მან 1998 წელს გახსნა საკუთარი ლაბორატორია, მან ყურადღება გაამახვილა საფუარის ვაკუოლში ცილების განადგურების შესწავლაზე, ორგანელაზე, რომლის ფუნქციაა ადამიანის უჯრედებიასრულებს ლიზოსომას. საფუარის უჯრედები შედარებით ადვილი შესასწავლია და, შესაბამისად, ხშირად გამოიყენება ადამიანის უჯრედების მოდელად. ისინი განსაკუთრებით სასარგებლოა იმ გენების იდენტიფიცირებისთვის, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ უჯრედულ რთულ პროცესებში.

მაგრამ ოსუმს სერიოზული პრობლემა შეექმნა - საფუარის უჯრედები მცირეა და მათი შინაგანი სტრუქტურის ამოცნობა არც ისე ადვილია მიკროსკოპით. მეცნიერს ეჭვიც კი ეპარებოდა, ხდება თუ არა ამ შემთხვევაში ავტოფაგია. მკვლევარმა გაარკვია, რომ თუ მას შეეძლო ვაკუოლში მასალის განადგურების პროცესის შეჩერება, მაშინ არსებობს აუტოფაგია - მაშინ აუტოლიზოსომები უნდა დაგროვდეს ვაკუოლებში და გახდეს ხილული მიკროსკოპის ქვეშ.

მეცნიერმა გააშენა მუტაციური საფუარი ვაკუოლური დეგრადაციის გამოტოვებით და ამავდროულად მათში აუტოფაგიის სტიმულირება მოახდინა, რაც უჯრედებს შიმშილით აიძულებდა. და შედეგები საოცარი იყო. რამდენიმე საათში ვაკუოლები ივსებოდა პატარა ვეზიკულებით, რომლებიც ჯერ კიდევ არ იყო განადგურებული. ვეზიკულები იყო აუტოლიზოსომები და მეცნიერის ექსპერიმენტმა დაამტკიცა, რომ საფუარის უჯრედებში არსებობს აუტოფაგია. მაგრამ რაც მთავარია, მეცნიერს ახლა აქვს გზა ამოიცნოს და აღწეროს ამ პროცესში ჩართული ძირითადი გენები. ეს ინოვაციური კვლევა გამოქვეყნდა 20 წლის წინ, 1992 წელს.

მოგვიანებით, ოსუმმა ისარგებლა საფუარის მოდიფიცირებული შტამებით, რომელშიც მარხვის დროს გროვდებოდა აუტოლიზოსომები. ეს დაგროვება არ უნდა მომხდარიყო, თუ ავტოფაგიაზე პასუხისმგებელი გენები ინაქტივირებული იყო. ოსუმი მკურნალობდა საფუარის უჯრედებს ქიმიკატით, რომელიც შერჩევით მუტაციას ახდენდა ბევრ გენზე, შემდეგ კი აუტოფაგიის სტიმულირება მოახდინა. მისმა სტრატეგიამ იმუშავა.

ოსუმმა დაადგინა აუტოფაგიისთვის საჭირო პირველი გენები. და შემდგომი ექსპერიმენტების დროს მეცნიერებმა ფუნქციურად დაახასიათეს ამ გენების მიერ კოდირებული ცილები. კვლევის შედეგებმა აჩვენა, რომ აუტოფაგიას აკონტროლებს ცილებისა და ცილოვანი კომპლექსების მთელი კასკადი, რომელთაგან თითოეული არეგულირებს ცალკეულ ეტაპებს, როგორიცაა აუტოლიზოსომების ნუკლეაცია ან ფორმირება.

ოსუმმა შეისწავლა საფუარის ათასობით შტამი და დაადგინა 15 გენი, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან აუტოფაგიის მექანიზმზე.

საფუარში აუტოფაგიის მექანიზმის დადგენის შემდეგ გადაუჭრელი დარჩა ერთი კითხვა: არსებობს თუ არა შესაბამისი მექანიზმი ამ პროცესის სხვა ორგანიზმებში გასაკონტროლებლად? მალე გაირკვა, რომ თითქმის იდენტური პროცესები ხდება ადამიანის უჯრედებში. ახლა მეცნიერებს აქვთ წვდომა იმ ინსტრუმენტებზე, რომლებიც მათ სჭირდებათ ადამიანის სხეულზე აუტოფაგიის შედეგების შესასწავლად.

ოჰსუმის და მისი მიმდევრების წყალობით, დღეს მსოფლიომ იცის, რომ აუტოფაგია აკონტროლებს მნიშვნელოვან ფიზიოლოგიურ ფუნქციებს, რომლებშიც უჯრედული კომპონენტები უნდა გადამუშავდეს ან განადგურდეს.

აუტოფაგიას შეუძლია სწრაფად უზრუნველყოს საწვავი და სამშენებლო ბლოკები უჯრედული კომპონენტების განახლებისთვის. ამიტომ, პროცესი აუცილებელია შიმშილისა და სხვა სახის სტრესზე უჯრედული პასუხისთვის. გარდა ამისა, ინფექციის დროს აუტოფაგია ხელს უწყობს შეჩერებას.

აუტოფაგია ასევე ხელს უწყობს ემბრიონის განვითარებას და უჯრედულ დიფერენციაციას. უჯრედები ასევე იყენებენ აუტოფაგიას დაზიანებული ცილების და ორგანელების აღმოსაფხვრელად - ეს „ხარისხის კონტროლის“ მექანიზმი აქვს გადამწყვეტიჩხუბი უარყოფითი შედეგებიდაბერება.

აუტოფაგია ასოცირდება ისეთ ფიზიოლოგიურ პროცესებთან, როგორიცაა ადამიანის ემბრიონის განვითარება და უჯრედების დიფერენციაცია, ორგანიზმში სხვადასხვა სტრესული სიტუაციები. აუტოფაგია ხდება ნეიროდეგენერაციული დაავადებების, კიბოს და სხვადასხვა ინფექციების დროს.

სხვათა შორის, აუტოფაგიის პროცესების მოშლა ასევე დაკავშირებულია პარკინსონის დაავადებასთან, ტიპი 2 დიაბეტთან და სხვა დაავადებებთან, რომლებიც ჩვეულებრივ სიბერეში ვლინდება.

აუტოფაგიისთვის მნიშვნელოვანი გენების მუტაციები შეიძლება გამოწვეული იყოს გენეტიკური დაავადება, ასევე აუტოფაგიის მექანიზმების დარღვევა ასოცირდება ონკოლოგიასთან. დღეს მრავალი კვლევა მიმდინარეობს სხვადასხვა დაავადების დროს აუტოფაგიის სტიმულირებისთვის განკუთვნილი წამლების შემუშავებაზე.

შეგახსენებთ, რომ დღეს, 3 ოქტომბერს, სტოკჰოლმში ნობელის კვირეული დაიწყო. ტრადიციის თანახმად, მისი დასაწყისი აღინიშნა.

3 ოქტომბერს ნობელის კომიტეტმა ფიზიოლოგიისა და მედიცინის პრემიის ლაურეატი გამოაცხადა. ისინი გახდნენ იაპონელი იოშინორი ოსუმი. ჯილდოს ფორმულირება ასეთია: „ავტოფაგიის მექანიზმების აღმოჩენისთვის“. რა არის აუტოფაგია? რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი პრაქტიკული თვალსაზრისით? როგორ უკავშირდება აუტოფაგია მარხვას და წონის დაკლებას? რატომ ეხმარება ის? სიმსივნური სიმსივნეებიგადარჩება? და ბოლოს, რატომ გახდა ლაურეატი ერთი ადამიანი და არა რამდენიმე, როგორც ყოველთვის? ჟურნალისტი და ბიოლოგი სვეტლანა იასტრებოვა განმარტავს.

ტოკიოს ტექნოლოგიური ინსტიტუტის პროფესორი იოშინორი ოჰსუმი ლაბორატორიაში თავის მაგიდასთან იმყოფებოდა, როდესაც ნობელის კომიტეტმა მას დაურეკა მოულოდნელი ამბით: მან მოიგო 2016 წლის ფიზიოლოგიის ან მედიცინის პრემია. 71 წლის იაპონელი კვლავ აქტიურად მუშაობს ავტოფაგიის თემაზე, რისთვისაც უმაღლესი სამეცნიერო ჯილდო მიიღო.

უჯრედის ნაგავსაყრელი

ავტოფაგია ოსუმის კვლევითი ინტერესების ცენტრშია უკვე 27 წელი. 1980-იანი წლების ბოლოს, როდესაც მან პირველად დაიწყო მუშაობა ამ თემაზე, ცნობილი იყო, რომ უჯრედები როგორღაც ათავისუფლებენ თავიანთ სტრუქტურებს და ცალკეულ მოლეკულებს, რაც მოულოდნელად გახდა არასაჭირო. თუმცა, უცნაური იქნებოდა ეს ასე რომ არ იყოს: ყველა ორგანიზმს შეუძლია ნარჩენების ამოღება.

მეცნიერებმა დიდი ხანია იცოდნენ, რომ უჯრედები შეიცავს სპეციალურ ორგანელებს, რომლებსაც ლიზოსომებს უწოდებენ. მათ არაერთხელ აღმოაჩინეს სხვა უჯრედული სტრუქტურების დანგრეული ფრაგმენტები. ხოლო თავად ტერმინი „ავტოფაგია“ შემოთავაზებული იყო ოსუმის მუშაობამდე დიდი ხნით ადრე. ეს სიტყვა გამოიგონა 1963 წელს კრისტიან დე დიუვემ, მეცნიერმა, რომელმაც თავად მიიღო ნობელის პრემია ფიზიოლოგიაში 1974 წელს ლიზოსომების აღმოჩენისთვის.

ლიზოსომების გარდა, ბიოლოგებმა აღმოაჩინეს აუტოფაგოსომები- "ტროლეიკები" უჯრედის ფრაგმენტების ლიზოსომებში გადასატანად. როდესაც უჯრედის ზოგიერთი კომპონენტი არასაჭირო ხდება, მას გარს აკრავს სპეციალური მემბრანა და მიიღება ბუშტი, რომლის შიგნით არის ორგანოიდი (ან მისი ნაწილი). ეს ვეზიკულა უახლოვდება ლიზოსომას და ერწყმის მას. იქ უჯრედის "ნაგვის" ფრაგმენტი პოულობს თავის ბოლო თავშესაფარს - სპეციალური ფერმენტები ანაწილებენ მას მარტივ კომპონენტებად.

დიდი ხნის განმავლობაში, ლიზოსომები ითვლებოდა რაღაც „ნაგავსაყრელად“ ყველა არასაჭირო უჯრედის სტრუქტურისთვის. მართალია, ასეთმა თვალსაზრისმა არ გასცა პასუხი კითხვაზე: როგორ განახლდება უჯრედი? რატომ არ იზრდება „ნაგავსაყრელი“ ზომით ათობით და ასეულჯერ ისეთი უჯრედების მთელი ხანგრძლივი ცხოვრების მანძილზე, როგორიცაა, მაგალითად, ნეირონები? და რადგან ასეთი კითხვები გაჩნდა, ლოგიკური იყო ვივარაუდოთ, რომ უჯრედები (ადამიანთა უმეტესობისგან განსხვავებით) ასი პროცენტით არ არიან დამოკიდებული საკვების გარე წყაროებზე და რამდენჯერმე იყენებენ ხელმისაწვდომ შიდა რესურსებს. ზუსტად იმის გასარკვევად, თუ როგორ ხდება ეს, საჭირო იყო ისეთი ნივთიერებების პოვნა, რომლებიც იწვევენ და ხელს უწყობენ წარუმატებელი ორგანელებისა და მოლეკულების დამუშავების რეაქციებს.

ამიტომ, ლიზოსომების აღმოჩენიდან რამდენიმე წლის შემდეგ, 1980-იან წლებში, მკვლევარებმა ყურადღება მიაქციეს ახლად აღმოჩენილ ორგანელებს - პროტეასომებს. როგორც მათი სახელი გულისხმობს, მათ საქმე აქვთ ცილებთან - და უბრალოდ, პროტეინებთან. აღმოჩნდა, რომ ცილისთვის პროტეაზომის "ბილეთი" არის "შავი ნიშანი" - უბიკიტინის მოლეკულა. ასეთი მარკირებული ცილა ხვდება პროტეასომაში და იქ იშლება პროტეაზას ფერმენტების ხარჯზე ამინომჟავებად. შემდეგ უჯრედი იყენებს ამ ამინომჟავებს სხვა ცილების შესაქმნელად. ადამიანს დღეში 200-300 გრამი ცილა სჭირდება, მაგრამ მხოლოდ 70 გრამი მოდის საკვებთან ერთად, დანარჩენი უჯრედები იღებენ პროტეასომებში არასაჭირო ცილების გადამუშავებით.

თუმცა, პროტეაზომების შესწავლამ არ გასცა პასუხი კითხვაზე, თუ როგორ ამუშავებს უჯრედი ცალკეულ ცილის მოლეკულებზე დიდ ფრაგმენტებს. რა ამუშავებს ორგანელების დიდ ნაწილებს ლიზოსომებში? ამის შესახებ სამუშაოების დაწყებამდე არავინ იცნობდა იოშინორი ოსუმს.

ჯადოსნური სოკო

ოსუმმა ექსპერიმენტებისთვის საფუარი აირჩია - ერთუჯრედიანი სოკოები, რომლებიც სწრაფად მრავლდებიან უსქესო გზით. მათი ზრდა-განვითარების დაკვირვება საკმაოდ მარტივია, თუ ჩვეულებრივი სინათლის მიკროსკოპი გაქვთ. ერთის მხრივ, საფუარი მარტივი ორგანიზმებია და მათ ყველა უჯრედს მეტ-ნაკლებად ერთნაირი სტრუქტურა აქვს. მეორეს მხრივ, ისინი, ისევე როგორც ყველა სოკო, სტრუქტურაში საკმაოდ ახლოს არიან ცხოველებთან და, შესაბამისად, ადამიანებთან. სოკოების უჯრედებში, ისევე როგორც ჩვენში, არის ბირთვი, მიტოქონდრია (ორგანელები ენერგიის წარმოებისთვის), არის ცილების წარმოქმნის აპარატი და მათი დაშლის აპარატი (პროტეასომები). საფუარს ასევე აქვს ცხოველური ლიზოსომების ანალოგი - ვაკუოლები. ისინი საკმარისად დიდია მიკროსკოპის ქვეშ დასაკვირვებლად.

აუტოფაგიისთვის არ აქვს მნიშვნელობა რომელი ცილები უნდა გაანადგუროს - წარმოიქმნება თავად უჯრედში თუ მის გარეთ. და ეს ნიშნავს, რომ მისი დახმარებით თქვენ შეგიძლიათ მოიცილოთ ვირუსები და ბაქტერიები, რომლებიც შედიან უჯრედებში და იწვევენ სხვადასხვა დაავადებებს. ნაჩვენებია, რომ ვირუსული და ბაქტერიული დაავადებებიევოლუციის პროცესში ისინი ავითარებენ კომპლექსურ თავდაცვის მექანიზმებს, რათა არ მოხვდნენ აუტოფაგოსომების ცხელ ხელში და არ შეაჩერონ მათი მოქმედება. ზოგადად, აუტოფაგია მნიშვნელოვანია იმუნურ სისტემაში მიმდინარე სხვადასხვა პროცესებისთვის, დაწყებული ანთებიდან ვირუსებისა და ბაქტერიებისგან დაცვამდე.

დაბოლოს, აუტოფაგია ასევე სასარგებლოა, როდესაც უჯრედის სტრუქტურა სწრაფად და ხშირად უნდა აღდგეს. ეს საჭიროება ჩნდება ემბრიონის განვითარების დროს. ცვლილებები, რომლებიც ხდება ემბრიონის ქსოვილებში, სწრაფად ვითარდება სწორედ აქტიური აუტოფაგიის გამო. უჯრედის ზოგიერთი ნაწილი, რომელმაც შეასრულა თავისი ფუნქცია, იშლება შემადგენელ ელემენტებად და მათგან შენდება ახალი, „უფრო შესაბამისი“ ორგანელები. ემბრიონებში აუტოფაგიის პროცესების დარღვევა იწვევს იმ ფაქტს, რომ მათი განვითარება მნიშვნელოვნად შენელდება.

მარტოხელა სამურაი

2011 წლიდან დღემდე, ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში ერთ ადამიანს არასოდეს მიუღია. ყოველთვის იყო რამდენიმე მკვლევარი, რომელთა სამეცნიერო ინტერესები ერთ სფეროში იყო. მაგრამ იოშინორი ოჰსუმის შემთხვევაში ეს ასე არ იყო. რატომ?

ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ჩვენ მალე გავიგებთ ამ კითხვაზე ზუსტ პასუხს: ნომინანტების ვინაობა და იმ ადამიანების ვინაობა, ვინც ისინი 2016 წელს დაასახელეს, საიდუმლოდ დარჩება მომდევნო 50 წლის განმავლობაში. მაგრამ ერთი რამ ცხადია: როცა ოსუმმა დაიწყო ავტოფაგიის კვლევა, თითქმის არავინ დაინტერესებულა ამით. თუმცა, ყველა მთავარმა მეცნიერმა, ვინც წვლილი შეიტანა ლიზოსომების, აუტოფაგოსომების აღმოჩენასა და მათი ფუნქციების შესწავლაში, უკვე მიიღო ჯილდოები ნობელის კომიტეტისგან 1990-იან წლებში.

ოსუმმა თავის სამეცნიერო კარიერაში დადო ფსონი ცოტა შესწავლილ არაპოპულარულ თემაზე და არ წააგო. მართალია, ლაურეატის თქმით, მას არ დაუყენებია პრესტიჟული ჯილდოს მიღება. ბოლო ინტერვიუში მან აღნიშნა: „ყველა ახალგაზრდა პროფესიონალი ვერ მიაღწევს წარმატებას მეცნიერებაში, მაგრამ ცდა ნამდვილად ღირს“. როგორც ვხედავთ, მისი მცდელობა წარმატებული იყო.