Логістика на рівні клітин

Американські науковці Ренді Шекман, Джеймс Ротман і Томас Зюдхоф отримали Нобелівську премію в галузі фізіології та медицини «за розкриття механізмів роботи везикулярного транспорту – головної транспортної системи в наших клітинах». Премійована робота – результат багаторічних досліджень із застосуванням різних підходів – генетичного, біохімічного і фізіологічного. Коротко представимо нових нобелівських лауреатів.

Джеймс Ротман (James E. Rothman) народився 1950 року в Хейверхілі (штат Массачусетс, США). Докторський ступінь він здобув 1976 року в Гарварді, в наступні роки працював у Массачусетському технологічному інституті, у Стенфордському, Принстонському і Колумбійському університетах, нині очолює факультет клітинної біології в Йєльському університеті. Член Національної академії наук США.

Ренді Шекман (Randy W. Schekman) народився 1948 року в Сент­Полі (шт. Міннесота, США) 1971 року здобув ступінь бакалавра з мікробіології у Каліфорнійському університеті в Лос­Анджелесі. Докторський ступінь здобув 1975 року у Стенфордському університеті. Нині працює професором кафедри молекулярної і клітинної біології Каліфорнійского університету.

Томас Зюдхоф (Thomas C. Sьdhof) народився 1955 року в Геттінгені (Німеччина). Тут, в Університеті Георга­Августа здобув ступінь доктора медицини, а потім і ступінь доктора в галузі нейрохімії (1982). 1983 року він переїхав до Техаського університету в Далласі (США), де працював разом із лауреатами Нобелівської премії 1985 року Майклом Брауном і Джозефом Голдстейном. Нині професор кафедри молекулярної і клітинної фізіології в Стенфордському університеті.

Кожна клітина в організмі – це своєрідна фабрика, яка продукує та експортує молекули. Наприклад, інсулін – гормон пептидної природи, що утворюється в бета­клітинах острівців Лангерганса підшлункової залози, вивільнюється в кров і регулює багато обмінних процесів, а сигнальні молекули, які називаються нейротрансміттерами, виводяться в зовнішньоклітинне середовище ней­ронами і опосередковують так звану синаптичну передачу інформації до інших нейронів. Зазвичай і гормони, і нейротрансміттери транспортуються в клітинах у невеликих «пакунках», які називають везикулами. Лауреати Нобелівської премії відкрили молекулярні механізми та принципи, що забезпечують доставку «пакунків» в потрібне місце та в потрібний час.

Шекман відкрив гени, необхідні для везикулярного транспорту, а Ротман виявив протеїни, які регулюють злиття везикул, що дає змогу передати їх вміст у кров, або в зовнішньоклітинне середовище. Зюдхоф дослідив, яким чином відбувається передача сигналу в синапсах між нейронами. Його зацікавив процес викиду ней­ромедіатора в синаптичну щілину. Молекули нейромедіатора упаковуються у везикули і точно у визначений час виділяються у простір між мембранами двох нейронів, причому цей процес залежить від внутрішньоклітинних коливань концентрації іонів кальцію. Зюдхоф з'ясував функціональну роль синаптотагміна і декількох інших везикулярних білків, необхідних для швидкого викиду нейромедіатора у відповідь на кальцієвий сигнал.

У заяві Нобелівського комітету наголошено, що це відкриття зробило великий внесок у наше розуміння того, як відбувається передача сигналів і речовин на внутрішньоклітинному рівні й між клітинами. Це має дуже важливе значення для медицини, оскільки порушення регуляції транспортної системи спричиняє хаос у клітинах і викликає різні захворювання.

У цьому контексті нагадаємо, що вивчення ролі іонів кальцію в фізіологічних і патофізіологічних процесах і синаптичної передачі вже тривалий час належить до пріоритетних напрямів досліджень в Інституті фізіології імені О. О. Богомольця НАН України. Починаючи з 70­х років минулого століття, відкриття дослідників інституту в цих напрямах не раз відзначалися високими державними нагородами. Нещодавно, за цикл робіт, присвячений дослідженню кальційзалежних клітинних механізмів та їх ролі в патологічних станах, співробітників інституту було удостоєно Державної премії України в галузі науки і техніки.

Загалом, результати проведених досліджень – це цілий комплекс вагомих визнаних у світі наукових надбань, що дають змогу пояснити причини змін кальцієвого гомеостазу у різноманітних патологіях. Тим самим створено наукове підґрунтя для пошуку ефективних підходів до застосування фармакологічних засобів лікування і профілактики низки захворювань.

Автори: Олег КРИШТАЛЬ, Максим СТОРОЖУК