Nobel za komórkowy transport

Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny podzielono między trzech naukowców - Jamesa E. Rothmana i Randy'ego W. Schekmana z USA oraz reprezentującego Niemcy Thomasa C. Suedhofa. Prace laureatów dotyczą transportu substancji wewnątrz żywych komórek.

Nagroda wynosi 8 mln koron szwedzkich (około 4 mln zł).

Żywa komórka, choć mała, wcale nie jest prosta. Oprócz zawierającego informację genetyczną jadra są w niej inne otoczone błonami organelle - dostarczające energii mitochondria, lizosomy, aparat Golgiego czy nieregularna sieć cystern, kanalików i pęcherzyków - retikulum endoplazmatyczne.

Funkcjonowanie komórki można porównać do działania wielkiego i ruchliwego portu. Jednocześnie jest ona fabryką rozmaitych substancji - część z nich zużywa sama, inne "eksportuje" (tak jest na przykład z wydzielaną przez komórki trzustki insuliną czy neuroprzekaźnikami, które uwalniane są przez komórki nerwowe).

W przypadku komórki środkiem transportu są otoczone błoną pęcherzyki, które wędrują przez labirynt błon i trafiają w miejsce przeznaczenia w komórce lub poza nią, przenosząc cząsteczki właściwych substancji. Właśnie za badania nad wyjaśnieniem, skąd wiedzą, gdzie mają dotrzeć i jak to robią, przyznano tegorocznego Nobla.

Schekman badał genetyczne podłoże systemu transportowego - zidentyfikował komórki drożdży z genetyczną usterką mechanizmu transportu, która powodowała zakłócenia podobne do źle zaprojektowanej komunikacji miejskiej. Pęcherzyki transportujące gromadziły się w niektórych częściach komórki.

Dalsze badania ujawniły trzy klasy genów, kontrolujących za pośrednictwem białek różne aspekty transportu substancji wewnątrz komórki. U ludzi mechanizm ten działa podobnie jak u drożdży. Udało się zidentyfikować uczestniczące w transporcie wewnątrzkomórkowym białka, z których składa się powłoka pęcherzyków transportowych. Schekman otrzymał też pierwsze oczyszczone pęcherzyki transportowe znajdujące się wewnątrz organelli komórkowych.

Rothman zbadał kompleks białek, który pozwala pęcherzykom łączyć się z docelowymi, otoczonymi błoną strukturami, by przekazać ładunek. Mechanizm przypomina działaniem zamek błyskawiczny. Wiele odmian białek, precyzyjnie dopasowanych do struktur docelowych, pozwala dostarczać zawartość pęcherzyka dokładnie tam, gdzie trafić powinna.

Suedhof pomógł wyjaśnić zagadkę działania synaps - wyspecjalizowanych połączeń między dwiema komórkami nerwowymi. Pod wpływem stymulacji neuron presynaptyczny uwalnia neuroprzekaźnik, stanowiący wiadomość dla neuronu znajdującego się z drugiej strony synapsy. Działanie synaps wpływa na funkcjonowanie naszej świadomości, emocji i zachowania. Każda prosta czynność wymaga od układu nerwowego wykonania milionów symulacji i precyzyjnego wzbudzenia synaps w mózgu i obwodowym układzie nerwowym.

Ten proces uwalniania jest uruchamiany tylko wówczas, gdy komórka wysyła sygnał do sąsiednich neuronów. Niezbędną precyzję zapewniają jony wapnia, na które reagują odkryte przez Sudhofa białka. Kolejne białka wiążą wypełnione neuroprzekaźnikiem pęcherzyki z błoną komórkową. Wtedy białkowe "zamki błyskawiczne" na ich powierzchni otwierają się i zawartość jest uwalniana. Zaburzenia tego procesu mogą prowadzić na przykład do chorób neuropsychiatrycznych, takich jak autyzm czy neurodegeneracyjnych jak choroba Parkinsona.

Choć tegoroczni nobliści są od lat laureatami nagród "zapowiadających" Nobla - na przykład Nagrody Laskera, Kavli czy Louisy Gross Horwitz - werdykt Komitetu Noblowskiego był dla nich zaskoczeniem. Schekman zlecił kierownikowi swojego laboratorium zakup szampana i zamierza świętować wraz z zespołem. Rothman uważa, że Nobel będzie dobrym argumentem za otrzymaniem kolejnego grantu, zaś Suedhof, którego wiadomość zaskoczyła podczas jazdy samochodem, myślał początkowo, że to żart któregoś z jego znajomych. (PAP)