Внутриклеточный самоочиститель

Йосинори Осуми свой путь к Нобелевской премии начал почти четверть века назад. Фото Reuters

Согласно решению Нобелевского комитета Каролинского института в Стокгольме, новым лауреатом премии по физиологии и медицине за 2016 год стал Йосинори Осуми. Формула награждения на этот раз простая и ясная: «За открытие механизмов аутофагии».

Осуми родился в городе Фукуока 9 февраля 1945 года, то есть накануне атомной бомбардировки соседних Хиросимы и Нагасаки. В возрасте 22 лет он получил в Токийском университете степень бакалавра, а еще через семь лет защитил докторскую, после чего на три года был отправлен на стажировку в Рокфеллеровский институт Нью-Йорка. По возвращении в Японию Осуми был зачислен в штат исследователей Токийского университета, где с 1984 года стал читать лекции. В 2009 году его пригласил Институт фундаментальной биологии города Окасаки и через пять лет после выхода на пенсию он вернулся в столицу, где стал почетным профессором Токийского технологического института.

Нынешний нобелевский лауреат получил перед этим много премий, в том числе престижнейшую Международную премию по биологии, присуждаемую Киотским университетом. Именно в этом университете впервые были получены индуцированные плюрипотентные клетки, обладающие многими свойствами стволовых (Нобелевская премия 2012 года).

Первая публикация Осуми по аутофагии клеток дрожжей появилась в 1992 году. Надо заметить, что нынешний нобелевский лауреат взялся за разработку довольно старой идеи, выдвинутой еще в 60-е бельгийским ученым К. Де-Дювом (Нобелевская премия 1974 года), который под электронным микроскопом открыл лизосомы – округлые структуры цитоплазмы клеток, в которых осуществляется лизис, или «растворение» различных веществ, в частности чужеродных белков. В те далекие годы ничего не было известно ни об апоптозе (запрограммированной смерти клетки), ни об аутофагии, название которой предложил Де-Дюв.

Осуми в качестве объекта исследований избрал хлебные дрожжи, в клетках которых даже под обычным микроскопом хорошо видны округлые пузырьки-везикулы, активно образующиеся при экспериментальном голодании и стрессе – химическом, радиационном и т.д. Везикулы-аутофагии у дрожжей имеют диаметр 0,5–1 микрон, в клетках же млекопитающих достигают 1,5 микрометров. Образуются они из трех разных источников, а именно из клеточной оболочки, из наружной мембраны митохондрий (внутриклеточных энергостанций) и мембраны, на которой идет синтез протеинов (эндоплазматического ретикулюма).

Аутофагия, «сжигающая» собственные энергетические и материальные ресурсы, откуда и название процесса, позволяет клеткам пережить трудные времена. Известно, например, что при голодании печень прежде всего переваривает жиры, затем «берется» за мышцы, тем самым максимально оберегая мозговую ткань.

Новые возможности позволили Осуми детально «покопаться» в механизмах формирования аутофагосом, или внутриклеточных тел, в которых перевариваются клеточные органеллы – те же митохондрии, мембраны ретикулюма и «ненужные» рибосомы (на последних идет синтез белков), а также аномальные и нефункциональные протеины. Эксперименты с мутантами дрожжей позволили выделить полтора десятка генов аутофагии, получивших общее название «семейство ATG» (AuTophaGy).

Открытые лауреатом гены отвечают за синтез белков, которые необходимы для формирования аутофагосом, «заключения» в них перевариваемого субстрата и в конечном счете слияния с лизосомами. Выключение генов семейства ATG приводило к нарушению жизнеспособности клеток в стрессовых условиях.

Выявленные Осуми механизмы крайне важны для нормальной физиологии клеток, и их отключение в результате различных мутаций приводит к нейродегенеративным расстройствам, диабету 2-го типа, а также разным формам рака и отклонениям эмбрионального развития.

Аутофагосомы крайне необходимы для нормальной функции лизосом иммунных макрофагов, «заглатывающих» клетки той же туберкулезной микобактерии. Взаимодействие лизо- и фагосом помогает запустить иммунный ответ, в том числе и против раковых клеток.

Таким образом, можно сказать, что присвоение Нобелевской премии Йосинори Осуми обещает взрыв нового интереса к, казалось бы, исхоженной вдоль и поперек «поляне» исследовательских подходов. Апоптоз был открыт много позже аутофагии, и за него раньше дали Нобелевскую премию. Но вполне может статься, что именно на рельсах аутофагии удастся решить многие проблемы, связанные с пониманием базовых вопросов биологии в целом и задач медицины в частности.