Эксперт, 2013 № 41 - [2]
Химическая «нобелевка» досталась трем ученым-космополитам: австро-американцу МартинуКарплюсу , совмещающему работу во французском Страсбургском и Гарвардском университетах; родившемуся в южноафриканской Претории и ныне обладающему тремя гражданствами (Великобритании, США и Израиля) МайклуЛевитту (очередному представителю «звездного» Стэнфорда); израильтянину АрьеВаршелю , который, впрочем, тоже имеет американский паспорт и является профессором Университета Южной Калифорнии.
Наконец, лауреатами премии по физике стали два заслуженных ветерана-теоретика из Старой Европы — британец ПитерХиггс (почетный профессор Эдинбургского университета) и бельгиец ФрансуаЭнглер (почетный профессор Брюссельского свободного университета).
Логистика клеточного сити
Трое ученых были названы лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине за исследование механизмов регулирования везикулярного клеточного транспорта. В отличие от «свежих» открытий прошлогодних нобелевцев исследования, удостоенные премии в 2013 году, были проведены примерно 20 лет назад. Тем не менее Нобелевский комитет отметил их как важные фундаментальные открытия, позволяющие не только понимать, как различные вещества транспортируются внутри клетки, а также изнутри наружу и обратно, но и как эти механизмы могут быть связаны с различными заболеваниями и как они могут использоваться для доставки лекарств.
Заслуга Шекмана состояла в основном в открытии ключевых генов, кодирующих белки клеточного транспорта, Ротмана — в открытии этих белков, Зюдова — в исследовании этих белков в нейронах.
Рэнди Шекман еще в 1970-х годах заинтересовался генетической подоплекой транспортной системы клетки: какие гены могут ею управлять? В качестве модели он использовал пекарские дрожжи. Шекман создал специальные так называемые термочувствительные мутантные клетки, которые позволяли отслеживать, происходит ли в клетке некий процесс. «Зная, какой процесс он хочет отследить, он словно бы закрывал одну дверь и смотрел, кто там перед нею скапливается, — комментирует открытие профессор кафедры биофизики биологического факультета МГУ и заведующий лабораторией молекулярной генетики внутриклеточного транспорта Института биологии гена РАН АлександрСоболев . — Играя этими мутантными клетками, Шекман определил, какие гены и их продукты ответственны за определенные этапы клеточной транспортировки. По ходу эксперимента он открыл также несколько белков, “сидящих” на везикулах и принимающих участие в сортировке молекул в клетке». В результате Шекман определил 23 ключевых гена и кодируемых ими белка, которые задействованы в организации клеточного везикулярного транспорта. Они регулируют перемещение веществ внутри клетки — от одной ее части к другой, а также экспортирование молекул за пределы клетки и импортирование внутрь.
Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2013 года получили Рэнди Шекман...
Фото: AP
Выяснилось также, что ряд генов и белков, идентифицированных Рэнди Шекманом в дрожжах, соответствуют белкам, найденным Джеймсом Ротманом в клетках млекопитающих. Как заметил Шекман, такая параллельная работа его и Ротмана в течение многих лет говорила о том, что оба движутся в правильном направлении. Это не только подтверждало отнесение обнаруженных белков и генов к работе транспортной системы, но и говорило об общности этих механизмов у дрожжей и млекопитающих.
Джеймс Ротман интересовался белками, которые позволяли молекулам проникать сквозь мембраны. Дело в том, что не только вся клетка окружена довольно сложной мембраной, защищающей ее целостность, но и части клетки — ее компартменты, такие как митохондрии, эндоплазматический ретикулум или аппарат Гольджи (в двух последних происходит сборка и сортировка белков), — тоже окружены мембранами. Чтобы проникнуть в один из таких компартментов, молекулы должны преодолеть указанную мембрану. Ротман открыл целый класс белков, позволяющих стягивать мембрану везикулы и мембрану компартмента, в который нужно доставить определенный тип молекул. «Одна из опубликованных работ Ротмана называлась примерно так: “Чтобы слиться, недостаточно просто близко находиться друг от друга”, — рассказывает Александр Соболев. — Белки выступают в роли своеобразной стяжки или каната, причем не одного вида, а как минимум двух, придерживающих везикулу вплотную у мембраны того отсека, куда ей нужно выбросить своих “пассажиров”. Потом мембраны сливаются, и молекулы-пассажиры проникают в этот отсек».
...Джеймс Ротман...
Фото: AP
Сферой интересов третьего нобелевца — Томаса Зюдова — было изучение транспортных систем в нейронах. Известно, что сигналы от нейрона к нейрону передаются с помощью электрического импульса, который «бежит» к окончанию нейрона — аксону, чтобы передать его следующему нейрону или, к примеру, клетке мышечного волокна. Область, в которой этот сигнал передается, называется синапсом. На этом этапе передача сигнала поручается специальным веществам — нейромедиаторам, которые дожидаются его, сидя в своих везикулах. Везикулы слипаются с мембраной передающего нейрона, позволяя высвободить нейромедиаторы в синаптическую щель, чтобы они затем добрались до другого, принимающего нейрона, зацепившись за его рецепторы. Оказалось, что в процессе этой транспортировки весьма много неясных моментов: как долго нейромедиаторы могут храниться в везикулах, с какой скоростью они высвобождаются, как везикулы потом восстанавливаются, как они вновь захватывают нейромедиаторы, как контролируется этот процесс? Томас Зюдов отследил все его детали.
