Letošnjo Nobelovo nagrado za medicino bodo prejeli Američana James E. Rothman in Randy W. Schekman ter Nemec Thomas C. Südhof, je včeraj sporočil odbor za nagrade v Stockholmu. Z objavo nagrajencev za medicino se je tako začel teden objave letošnjih dobitnikov Nobelovih nagrad. V prihodnjih dneh bodo sledile objave nagrajencev za fiziko, kemijo, ekonomijo in književnost. Ime dobitnika najprestižnejše med Nobelovimi nagradami, nagrade za mir, bodo razkrili v petek v Oslu.
Motnje v sistemu transporta imajo škodljive učinke
Rothman, Schekman in Südhof bodo nagrado prejeli za odkritja na področju delovanja celičnega transportnega sistema, saj so »razrešili skrivnost, kako celica organizira svoj transportni sistem«, piše v obrazložitvi nagrade.
Vsaka celica je kot majhna tovarna, ki v svojih podenotah – celičnih organelih – predeluje in skladišči molekule, kot so hormoni, encimi, citokini in živčni prenašalci nevrotransmiterji. Te snovi morajo biti transportirane na drugo mesto znotraj celice ali pa se izločijo iz celice v točno določenem času in prostoru. Molekule potujejo po celici v majhnih paketih, imenovanih mešički, ki jih obdaja membrana. Ko se pri transportu membrana mešička spoji z zunanjo membrano celice (plazmalemo) in se tovor v mešičkih izloči v zunajcelični prostor, to sproži aktivacijo nevronov (kadar so tovor nevrotransmiterji) ali presnovnih mehanizmov (če gre za hormone). Trije znanstveniki so odkrili mehanizme, kako ti mešički vedo, kam in kdaj naj dostavijo svoj tovor.
Motnje v sistemu transporta z mešički in dobave celičnega tovora imajo škodljive učinke in prispevajo k stanjem, kot so nevrološke bolezni, diabetes in imunološke motnje.
Transport v celici raziskujejo tudi v laboratoriju za nevroendokrinologijo in molekulsko celično fiziologijo, ki deluje na Inštitutu za patološko fiziologijo Medicinske fakultete v Ljubljani. »To področje raziskav je povezano z razvojem evkariontov in večceličnih organizmov, pri katerih so celice bistveno večje, kot so pri bakterijah. Kot odgovor na to velikost so v evoluciji nastali celični organeli in mešički za transport snovi med njimi,« je razložil akademik prof. dr. Robert Zorec, vodja laboratorija. Proces transporta je univerzalno prisoten od kvasovk do človeških celic. Randy Schekman je na »primitivnih« evkariontskih celicah kvasa odkril gene, ki omogočajo transport mešičkov. Sledilo je biokemično odkritje Jamesa Rothmana, ki je pojasnil mehanizem interakcije proteinov, ki je povezana s tem, da se mešički spojijo s plazmalemo in izločijo svoj tovor v zunajcelični prostor. Thomas Südhof pa je razkril, kako signali mešičkom naročijo, da z veliko natančnostjo izločijo svoj tovor.
Veliko odprtih vprašanj
Odkritja teh znanstvenikov so temeljna in so povezana s predhodnimi odkritji, kjer so ugotovili, da je proces izločanja živčnih prenašalcev povezan z delovanjem nevrotoksinov, ki razgradijo prav proteine, ki sodelujejo pri izločanju živčnih prenašalcev. Te toksine (na primer botulinusni toksin) že nekaj časa uporabljajo tudi pri zdravljenju bolnikov.
»Prav bi bilo, da bi bili odkritelji mehanizmov delovanja teh toksinov udeleženi pri nagradi. Saj je bilo to ključno za to, da je to področje napredovalo,« meni Robert Zorec.
Seveda ostaja veliko vprašanj, povezanih s transportom mešičkov v celici, brez odgovora. Tako še vedno ne vemo, kakšna je narava procesov, ki vplivajo na to, da se membrana mešička spoji s plazmalemo in da se lahko molekule, ki se transportirajo v mešičku, izločijo v zunajcelični prostor. To odkritje bo pomenilo poznavanje delovanja celice na ravni strukture, ki je večja od atoma in posamezne molekule ter bistveno manjša, kot je celica. Na osnovi poznavanja teh mehanizmov kvantne biologije bodo znanstveniki lahko naredili umetno celico, kot je na primer nevron. S tem bi lahko naredili umetne celice in nadomestili bolezensko okvarjene. »Razumevanje teh procesov je tako pomembno kot odkritje črne luknje v vesolju,« je prepričan Zorec.
Na področju teh raziskav so prepoznavni tudi v laboratoriju za nevroendokrinologijo in molekularno celično fiziologijo na Medicinski fakulteti v Ljubljani. Že pred 25 leti so uvedli tehnologijo, ki omogoča meritev fuzije posameznega mešička s celično membrano v realnem času, kar prispeva k razumevanju tega univerzalnega biološkega procesa do podrobnosti, česar druge metode ne zmorejo, je še pojasnil Zorec.
