James E. Rothman, Randy W. Schekman,Thomas C. Suedhof z Noblem

Amerykanie James E. Rothman i Randy W. Schekman oraz Niemiec Thomas C. Südhof podzielą między siebie 8 mln koron (nieco ponad 900 tys. euro) za badania nad systemem transportu substancji chemicznych wewnątrz niewielkich pęcherzyków poruszających się w komórkach. W ten sposób przenoszone są enzymy, hormony czy neuroprzekaźniki. To proces o fundamentalnym znaczeniu dla prawidłowej pracy żywych organizmów.

Sylwetki laureatów

– Moją pierwszą reakcją na informację o Noblu było: O mój Boże! Szczerze mówiąc, druga reakcja była dokładnie taka sama – powiedział prof. Randy Schekman, obecnie pracujący na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, który nad pęcherzykami transportującymi pracuje od połowy lat 70. ubiegłego wieku.

Uniknąć korków

Jak podkreślił w komunikacie Komitet Noblowski, zakłócenia tego mechanizmu mogą prowadzić do poważnych chorób, np. cukrzycy czy zaburzeń neurologicznych lub autoimmunologicznych. I choć fakt, że różne cząsteczki są zamykane wewnątrz pęcherzyków lipidowych, był znany wcześniej, to trzej badacze wyjaśnili, w jaki sposób ładunek trafia w odpowiednie miejsce. Umożliwił to m.in. postęp technologiczny – wykorzystanie mikroskopów elektronowych czy nowych barwników do znakowania.

„Każda komórka jest fabryką, która produkuje i eksportuje cząsteczki. Na przykład insulina jest produkowana i uwalniana do krwi, a neuroprzekaźniki są wysyłane z jednej komórki nerwowej do drugiej. Te cząsteczki są transportowane w komórce wewnątrz niewielkich pęcherzyków. Trzej tegoroczni laureaci odkryli molekularne podstawy tego procesu, w jaki sposób ładunek trafia na właściwe miejsce we właściwym czasie" – czytamy w oficjalnym komunikacie Karolinska Institutet. Całość przypomina nieco funkcjonowanie portu, w którym statki przewożą ładunki i muszą trafić z nimi do konkretnego stanowiska. Albo sortownię poczty: zaadresowane przesyłki – pęcherzyki – docierają na czas do odbiorcy.

Co się dzieje, jeśli ten mechanizm nie działa dobrze, pokazują prace prof. Schekmana. Sprawdzał on – na drożdżach piekarskich – które geny są zaangażowane w proces przenoszenia cząsteczek wewnątrz pęcherzyków. Zidentyfikował 23 takie geny. Wprowadzone do nich mutacje spowodowały, że pęcherzyki gromadziły się w jednym miejscu komórki, a całość przypominała „kiepsko zaprojektowany system transportu miejskiego".

Białka jak cumy

Ale w jaki sposób niewielkie pęcherzyki „wiedzą", gdzie mają zacumować i uwolnić swój ładunek? W latach 80. sprawie postanowił przyjrzeć się James Rothman. Zajął się jednak nie prymitywnymi drożdżami, lecz komórkami ssaków infekowanymi przez wirusy. Odkrył, że geny wskazane wcześniej przez Schekmana kodują białka pozwalające pęcherzykom trafić do celu – to swego rodzaju liny cumownicze. W tym procesie białka na pęcherzyku transportującym sklejają się z białkami na powierzchni błony komórkowej jak dwie części suwaka – tłumaczą Juleen R. Zierath i Urban Lendahl z Karolinska Institutet. Takich białek jest wiele, ale pasują do siebie tylko te na pęcherzyku i w miejscu docelowym. Ładunek trafia zatem bezbłędnie tam, gdzie trzeba. Co najciekawsze, ten mechanizm był niemal identyczny u prymitywnych drożdży, jak i w złożonych organizmach ssaków. To dowodzi, że transport w pęcherzykach lipidowych jest ewolucyjnie niezwykle stary. Obaj naukowcy współpracowali nawet przy badaniu genów i kodowanych przez nie białek kontrolujących transport.

Pozostawała jeszcze jedna kwestia – czas. Wydzielanie niektórych substancji i ich przenoszenie na zewnątrz komórki jest ściśle kontrolowane w czasie. Tak jest i ze wspomnianą insuliną, i z neuroprzekaźnikami.

Na komendę

Tym zajął się pracujący w University of Texas Southwestern w Dallas urodzony w Niemczech Thomas Südhof („Nie mówicie poważnie?" – zareagował na wiadomość o nagrodzie). Wybrał jeszcze inny model do badań – komórki nerwowe. Pęcherzyki lipidowe uwalniają w nich swój ładunek „na rozkaz" – na sygnał sąsiedniej komórki. Südhof odkrył, że proces ten zależy od obecności jonów wapnia, dzięki którym pęcherzyk przywiera do błony komórkowej, zawiązywane są cumy, po czym następuje otworzenie pęcherzyka i „wyładunek". Gdyby nie ten mechanizm – podkreślają członkowie komisji przyznającej medycznego Nobla – działanie naszych komórek zamieniłoby się w chaos.

Sylwetki

James ?E. Rothman

Uniwersytet Yale

Jest obecnie szefem Wydziału Biologii Komórkowej uniwersytetu, na którym studiował. ?Urodzony w 1950 roku uczony pracę doktorską obronił na Uniwersytecie Harvarda, ale karierę naukową rozpoczął na wydziale Medycznym Uniwersytetu Stanforda.

W latach 1988–1991 pracował na innym prestiżowym uniwersytecie amerykańskim – Princeton. W 2003 roku został profesorem na Uniwersytecie Columbia.

11 lat temu wraz z Randym Schekmanem dostał Nagrodę im. Alberta Laskera w dziedzinie podstawowych badań medycznych. To wyróżnienie od lat uważane jest za dobrą prognozę dla przyszłych noblistów.

Randy ?W. Schekman

Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley

?W latach 2006–2011 prof. Schekman był redaktorem naczelnym prestiżowego magazynu naukowego „Proceedings of the National Academy of Sciences".

Studiował na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles i Edynburskim w Szkocji. Po obronie pracy doktorskiej na Uniwersytecie Stanforda pracował w San Diego na Uniwersytecie Kalifornijskim.Tam poznał swoją żonę Nancy. Początki pracy naukowej przyszłego noblisty były nieudane – odrzucono jego pierwsze podanie o grant. Dopiero zainteresowanie genetyką pozwoliło Schekmanowi na prowadzenie badań, które przyniosły mu Nobla.

Thomas C. Südhof

Uniwersytet Stanforda

Urodzony w 1955 roku w Getyndze przyszły noblista udał się na staż za ocean – do Health Science Center na Uniwersytecie Teksańskim w Dallas w latach 80.

Tam po raz pierwszy otarł się o Nagrodę Nobla. Pracował pod kierunkiem profesorów Michaela Stuarta Browna i Josepha L. Goldsteina. Za prace, w których uczestniczył młody naukowiec z Niemiec, obaj profesorowie otrzymali medycznego Nobla w 1985 roku. Rok później Südhof skończył praktykę, pożegnał się z Dallas i rozpoczął pracę w Howard Hughes Medical Institute. ?W 2008 został profesorem Uniwersytetu Stanforda.

kru

Pierwsze tegoroczne Noble