Săptămâna Nobel anuală a început luni la Stockholm cu anunțarea câștigătorilor Premiului pentru Fiziologie sau Medicină. Comitetul Nobel a anunțat că premiul 2017 a fost acordat cercetătorilor Geoffrey Hall, Michael Rosbash și Michael Young pentru
descoperirea mecanismelor moleculare care controlează ritmurile circadiene – fluctuații ciclice ale intensității diferitelor procese biologice asociate cu schimbarea zilei și a nopții.
Viața de pe Pământ este adaptată la rotația planetei. De mult s-a stabilit că toate organismele vii, de la plante la oameni, au un ceas biologic care permite organismului să se adapteze la schimbările care apar în timpul zilei în mediu. Primele observații în acest domeniu au fost făcute la începutul erei noastre, iar cercetări mai aprofundate au început în secolul al XVIII-lea.
Până în secolul al XX-lea, ritmurile circadiene ale plantelor și animalelor au fost studiate destul de pe deplin, dar exact modul în care funcționa „ceasul intern” a rămas un secret. Acest secret a fost descoperit de geneticienii și cronobiologii americani Hall, Rosbash și Young.
Muștele de fructe au devenit un organism model pentru cercetare. O echipă de cercetători a reușit să descopere în ei o genă care controlează ritmurile biologice.
Oamenii de știință au descoperit că această genă codifică o proteină care se acumulează în celule în timpul nopții și este distrusă în timpul zilei.
Ulterior, au identificat alte elemente responsabile de autoreglarea „ceasului celular” și au demonstrat că ceasul biologic funcționează în mod similar în alte organisme multicelulare, inclusiv în oameni.
Ceasurile noastre interne ne adaptează fiziologia la momente complet diferite ale zilei. Comportamentul nostru, somnul, metabolismul, temperatura corpului și nivelurile hormonale depind de ele. Bunăstarea noastră se înrăutățește atunci când există o discrepanță între funcționarea ceasului intern și mediul înconjurător. Astfel, organismul reacționează la o schimbare bruscă a fusului orar cu insomnie, oboseală și dureri de cap. Jet lag a fost inclus în Clasificarea Internațională a Bolilor de câteva decenii. Discrepanța dintre stilul de viață și ritmurile dictate de organism duce la un risc crescut de a dezvolta multe boli.
Primele experimente documentate cu ceasuri interne au fost efectuate în secolul al XVIII-lea de astronomul francez Jean-Jacques de Meran. El a descoperit că frunzele de mimoză cad la căderea nopții și se răspândesc din nou dimineața. Când de Meran a decis să testeze modul în care planta se va comporta fără acces la lumină, s-a dovedit că frunzele mimozei au căzut și s-au ridicat indiferent de iluminare - aceste fenomene au fost asociate cu schimbări în timpul zilei.
Ulterior, oamenii de știință au descoperit că și alte organisme vii au fenomene similare care adaptează organismul la schimbările condițiilor din timpul zilei.
Au fost numite ritmuri circadiene, de la cuvintele circa - „în jur” și moare – „ziua”. În anii 1970, fizicianul și biologul molecular Seymour Benzer s-a întrebat dacă ar putea fi identificată o genă care controlează ritmurile circadiene. A reușit să facă acest lucru, gena a fost numită perioadă, dar mecanismul de control a rămas necunoscut.
În 1984, Hall, Roybash și Young au reușit să-l recunoască.
Ei au izolat gena necesară și au constatat că aceasta este responsabilă de procesul de acumulare și distrugere a proteinei asociate acesteia (PER) în celule, în funcție de momentul zilei.
Următoarea sarcină pentru cercetători a fost să înțeleagă cum apar și cum sunt menținute fluctuațiile circadiene. Hall și Rosbash au sugerat că acumularea de proteine blochează gena să funcționeze, reglând astfel conținutul de proteine din celule.
Totuși, pentru a bloca funcționarea unei gene, proteina produsă în citoplasmă trebuie să ajungă la nucleul celulei, unde se află materialul genetic. Se pare că PER se integrează într-adevăr în nucleu noaptea, dar cum ajunge acolo?
În 1994, Young a descoperit o altă genă, atemporală, care codifică proteina TIM, care este esențială pentru ritmurile circadiene normale.
El a descoperit că atunci când TIM se leagă de PER, ei sunt capabili să intre în nucleul celulei, unde blochează gena perioadei prin inhibarea feedback-ului.
Dar unele întrebări au rămas încă fără răspuns. De exemplu, ce a controlat frecvența oscilațiilor circadiene? Young a descoperit ulterior o altă genă, dublu timp, responsabilă de formarea proteinei DBT, care a întârziat acumularea proteinei PER. Toate aceste descoperiri au ajutat la înțelegerea modului în care oscilațiile sunt adaptate la ciclul zilnic de 24 de ore.
Ulterior, Hall, Roybash și Young au mai făcut câteva descoperiri care le-au completat și rafinat pe cele precedente.
De exemplu, au identificat o serie de proteine necesare pentru activarea genei perioadei și au dezvăluit, de asemenea, mecanismul prin care ceasul intern este sincronizat cu lumina.
Cei mai probabili candidați pentru Premiul Nobelîn această zonă au fost numiți virologul Yuan Chang și soțul ei, oncologul Patrick Moore, care a descoperit virusul herpes de tip opt asociat sarcomului Kaposi; Profesorul Lewis Cantley, care a descoperit căile de semnalizare ale enzimelor fosfoinozitide 3-kinaze și a studiat rolul acestora în creșterea tumorii, și profesorul Karl Friston, care a adus contribuții majore la analiza datelor obținute prin metode de imagistică cerebrală.
În 2016, japonezul Yoshinori Ohsumi a câștigat premiul pentru descoperirea mecanismului autofagiei - procesul de degradare și reciclare a deșeurilor intracelulare.
Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină. Un grup de oameni de știință din SUA i-au devenit proprietari. Michael Young, Geoffrey Hall și Michael Rosbash au primit premiul pentru descoperirea mecanismelor moleculare care controlează ritmul circadian.
Potrivit testamentului lui Alfred Nobel, premiul se acordă „oricine face o descoperire importantă” în acest domeniu. Redactorii TASS-DOSSIER au pregătit material despre procedura de acordare a acestui premiu și a laureaților acestuia.
Acordarea premiului și nominalizarea candidaților
Adunarea Nobel a Institutului Karolinska, situat la Stockholm, este responsabilă de acordarea premiului. Adunarea este formată din 50 de profesori ai institutului. Organismul său de lucru este Comitetul Nobel. Este format din cinci persoane alese de adunare dintre membrii săi pentru trei ani. Adunarea se întrunește de mai multe ori pe an pentru a discuta candidații selectați de comisie, iar în prima zi de luni din octombrie, alege laureatul cu majoritate de voturi.
Oamenii de știință au dreptul de a nominaliza pentru premiu tari diferite, inclusiv membri ai Adunării Nobel a Institutului Karolinska și câștigători ai Premiilor Nobel pentru Fiziologie și Medicină și Chimie, care au primit invitații speciale din partea Comitetului Nobel. Candidații pot fi propuși din septembrie până la 31 ianuarie a anului următor. Există 361 de persoane care luptă pentru premiu în 2017.
Laureații
Premiul este acordat din 1901. Primul laureat a fost medicul, microbiologul și imunologul german Emil Adolf von Behring, care a dezvoltat o metodă de imunizare împotriva difteriei. În 1902, premiul a fost acordat lui Ronald Ross (Marea Britanie), care a studiat malaria; în 1905 - Robert Koch (Germania), care a studiat agenții cauzali ai tuberculozei; în 1923 - Frederick Banting (Canada) și John MacLeod (Marea Britanie) care au descoperit insulina; în 1924 - fondatorul electrocardiografiei, Willem Einthoven (Olanda); în 2003, Paul Lauterbur (SUA) și Peter Mansfield (Marea Britanie) au dezvoltat metoda imagistică prin rezonanță magnetică.
Potrivit Comitetului Nobel al Institutului Karolinska, cel mai faimos premiu este încă premiul din 1945 acordat lui Alexander Fleming, Ernest Chain și Howard Florey (Marea Britanie), care au descoperit penicilina. Unele descoperiri și-au pierdut semnificația în timp. Printre acestea se numără și metoda de lobotomie utilizată în tratament boală mintală. Portughezul António Egas-Moniz a primit premiul pentru dezvoltarea sa în 1949.
În 2016, premiul a fost acordat biologului japonez Yoshinori Ohsumi „pentru descoperirea mecanismului autofagiei” (procesul de procesare a unei celule de conținut inutil în ea).
Potrivit site-ului Nobel, astăzi sunt 211 persoane pe lista câștigătorilor de premii, inclusiv 12 femei. Printre laureați se numără doi dintre compatrioții noștri: fiziologul Ivan Pavlov (1904; pentru lucrări în domeniul fiziologiei digestive) și biologul și patologul Ilya Mechnikov (1908; pentru cercetarea imunității).
Statistici
În 1901-2016, Premiul pentru Fiziologie sau Medicină a fost acordat de 107 ori (în 1915-1918, 1921, 1925, 1940-1942, Adunarea Nobel a Institutului Karolinska nu a putut alege un laureat). De 32 de ori premiul a fost împărțit între doi laureați și de 36 de ori între trei. Vârsta medie a laureaților este de 58 de ani. Cel mai tânăr este canadianul Frederick Banting, care a primit premiul în 1923 la vârsta de 32 de ani, cel mai în vârstă este americanul Francis Peyton Rose (1966), în vârstă de 87 de ani.
Comitetul Nobel a anunțat astăzi câștigătorii Premiului 2017 pentru Fiziologie sau Medicină. În acest an, premiul va călători din nou în Statele Unite, Michael Young de la Universitatea Rockefeller din New York, Michael Rosbash de la Universitatea Brandeis și Jeffrey Hall de la Universitatea din Maine împărțind premiul. Potrivit deciziei Comitetului Nobel, acești cercetători au fost premiați „pentru descoperirile lor asupra mecanismelor moleculare care controlează ritmurile circadiene”.
Trebuie spus că în toată istoria de 117 ani a Premiului Nobel, acesta este poate primul premiu pentru studierea ciclului somn-veghe, sau pentru orice este legat de somn în general. Celebrul somnolog Nathaniel Kleitman nu a primit premiul, iar Eugene Azerinsky, care a făcut cea mai remarcabilă descoperire în acest domeniu, care a descoperit somnul REM (REM - rapid eye movement, rapid eye movement phase), a primit în general doar un doctorat pentru realizare. Nu este de mirare că în numeroase prognoze (vorbim despre ele în articolul nostru) au fost menționate orice nume și orice subiect de cercetare, dar nu și cele care au atras atenția Comitetului Nobel.
De ce a fost acordat premiul?
Așadar, ce sunt ritmurile circadiene și ce anume au descoperit laureații, care, potrivit secretarului Comitetului Nobel, au salutat vestea premiului cu cuvintele „Glumești cu mine?”
Jeffrey Hall, Michael Rosbash, Michael Young
Circa diem tradus din latină ca „în jurul zilei”. Se întâmplă că trăim pe planeta Pământ, unde ziua face loc nopții. Și în cursul adaptării la conditii diferite zi și noapte în organisme au apărut ceasurile biologice interne - ritmurile activității biochimice și fiziologice ale corpului. S-a putut demonstra că aceste ritmuri au o natură exclusiv internă abia în anii 1980, prin trimiterea ciupercilor pe orbită. Neurospora crassa. Apoi a devenit clar că ritmurile circadiene nu depind de lumina externă sau de alte semnale geofizice.
Mecanismul genetic al ritmurilor circadiene a fost descoperit în anii 1960 și 1970 de Seymour Benzer și Ronald Konopka, care au studiat liniile mutante de Drosophila cu ritmuri circadiene diferite: la muștele de tip sălbatic oscilațiile ritmului circadian au avut o perioadă de 24 de ore, la unii mutanți. - 19 ore, în altele - 29 de ore, iar pentru alții nu era deloc ritm. S-a dovedit că ritmurile sunt reglate de genă PE - perioadă. Următorul pas, care a ajutat la înțelegerea modului în care apar și se mențin astfel de fluctuații ale ritmului circadian, a fost făcut de actualii laureați.
Mecanism de ceas cu autoreglare
Geoffrey Hall și Michael Rosbash au propus că gena codifică perioadă Proteina PER blochează funcționarea propriei sale gene, iar această buclă de feedback permite proteinei să-și prevină sinteza proprie și, în mod ciclic, să-și regleze continuu nivelul în celule.
Imaginea arată succesiunea evenimentelor pe o oscilație de 24 de ore. Când gena este activă, se produce ARNm PER. Acesta iese din nucleu în citoplasmă, devenind un șablon pentru producerea proteinei PER. Proteina PER se acumulează în nucleul celulei atunci când activitatea genei perioadei este blocată. Aceasta închide bucla de feedback.
Modelul era foarte atractiv, dar lipseau câteva piese din puzzle pentru a completa tabloul. Pentru a bloca activitatea genelor, proteina trebuie să intre în nucleul celulei, unde este stocat materialul genetic. Jeffrey Hall și Michael Rosbash au arătat că proteina PER se acumulează în nucleu peste noapte, dar nu au înțeles cum a reușit să ajungă acolo. În 1994, Michael Young a descoperit o a doua genă a ritmului circadian, atemporal(Engleză: „atemporal”). Codifică proteina TIM, care este necesară pentru funcționarea normală a ceasului nostru intern. În experimentul său elegant, Young a demonstrat că numai prin legarea unul de celălalt se pot asocia TIM și PER pentru a intra în nucleul celulei, unde blochează gena. perioadă.
Ilustrare simplificată a componentelor moleculare ale ritmurilor circadiene
Acest mecanism de feedback a explicat motivul oscilațiilor, dar nu era clar ce le controla frecvența. Michael Young a găsit o altă genă timp dublu. Conține proteina DBT, care poate întârzia acumularea proteinei PER. Așa sunt „depanate” oscilațiile, astfel încât să coincidă cu ciclul zilnic. Aceste descoperiri au revoluționat înțelegerea noastră a mecanismelor cheie ale ceasului biologic uman. În anii următori, s-au găsit alte proteine care influențează acest mecanism și îi mențin funcționarea stabilă.
De exemplu, laureații din acest an au descoperit proteine suplimentare care cauzează gena perioadă munca și proteinele cu ajutorul cărora lumina sincronizează ceasul biologic (sau, cu o schimbare bruscă a fusurilor orare, provoacă jet lag).
Despre premiu
Să reamintim că Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină (este de remarcat faptul că în titlul original prepoziția „sau” sună în locul „și”) este unul dintre cele cinci premii definite de testamentul lui Alfred Nobel în 1895 și, dacă urmam litera documentului, ar trebui sa fie premiat anual "pentru o descoperire sau inventie in domeniul fiziologiei sau medicinei" facuta in anul precedent si aducand beneficiu maxim la umanitate. Cu toate acestea, se pare că „principiul anului trecut” nu a fost respectat aproape niciodată.
Acum, Premiul pentru Fiziologie sau Medicină este acordat în mod tradițional chiar la începutul săptămânii Nobel, în prima zi de luni a lunii octombrie. A fost acordat pentru prima dată în 1901 pentru crearea terapiei cu ser pentru difterie. În total, de-a lungul istoriei, premiul a fost acordat de 108 ori, în nouă cazuri: în 1915, 1916, 1917, 1918, 1921, 1925, 1940, 1941 și 1942 - premiul nu a fost acordat.
Din 1901 până în 2017, premiul a fost acordat a 214 oameni de știință, dintre care o duzină erau femei. Până acum nu a existat un caz în care cineva a primit de două ori premiul la medicină, deși au fost cazuri când a fost nominalizat un laureat existent (de exemplu, al nostru). Dacă nu iei în calcul premiul 2017, atunci varsta medie Laureatul avea 58 de ani. Cel mai tânăr laureat al Nobel în domeniul fiziologiei și medicinei a fost laureatul din 1923 Frederick Banting (premiul pentru descoperirea insulinei, vârsta de 32 de ani), cel mai în vârstă a fost laureatul din 1966 Peyton Rose (premiul pentru descoperirea virusurilor oncogene, vârsta de 87 de ani). ).
Cum funcționează ceasul biologic al corpului. De ce a fost acordat Premiul Nobel pentru Medicină în 2017?
Site-ul web Jeffrey Hall, Michael Rozbash și Michael Young
Trei oameni de știință americani au împărțit cel mai înalt premiu științific pentru cercetarea mecanismului ceasurilor interne în organismele vii
Viața de pe Pământ este adaptată la rotația planetei noastre în jurul Soarelui. De mulți ani știm despre existența în organismele vii, inclusiv în oameni, a ceasurilor biologice care ajută la anticiparea și adaptarea la ritmul circadian. Dar cum funcționează exact acest ceas? Geneticienii și cronobiologii americani au putut să se uite în interiorul acestui mecanism și să arunce lumină asupra funcționării sale ascunse. Descoperirile lor explică modul în care plantele, animalele și oamenii își adaptează ritmurile biologice pentru a se sincroniza cu ciclul zilnic de rotație a Pământului.
Folosind muștele de fructe ca organisme de testare, câștigătorii Premiului Nobel 2017 au izolat o genă care controlează ritmul circadian normal al viețuitoarelor. Ei au arătat, de asemenea, cum această genă codifică o proteină care se acumulează în celulă noaptea și se descompune în timpul zilei, forțând-o astfel să mențină acest ritm. Ulterior, au identificat componente suplimentare de proteine care controlează mecanismul de ceas auto-susținut din interiorul celulei. Și acum știm că ceasul biologic funcționează după același principiu atât în interiorul celulelor individuale, cât și în interiorul organismelor multicelulare, cum ar fi oamenii.
Datorită preciziei excepționale, ceasul nostru intern adaptează fiziologia noastră la faze atât de diferite ale zilei - dimineața, după-amiaza, seara și noaptea. Acest ceas reglează funcții importante precum comportamentul, nivelul hormonilor, somnul, temperatura corpului și metabolismul. Bunăstarea noastră suferă atunci când mediul extern și ceasul intern nu sunt sincronizate. Un exemplu este așa-numitul jet lag, care apare în rândul călătorilor care se deplasează dintr-un fus orar în altul și apoi pentru o lungă perioadă de timp nu se pot adapta la schimbarea zilei și a nopții. Ei dorm în timpul zilei și nu pot dormi în timpul întunericului. Astăzi există, de asemenea, o mulțime de dovezi că o nepotrivire cronică între stilul de viață și bioritmurile naturale crește riscul apariției diferitelor boli.
Ceasul nostru intern nu poate fi păcălit
Experimentul Comitetului Nobel Jean-Jacques d'Hortois de Mairan
Majoritatea organismelor vii se adaptează în mod clar la schimbările zilnice mediu inconjurator. Unul dintre primii care au dovedit prezența acestei adaptări încă din secolul al XVIII-lea a fost astronomul francez Jean-Jacques d'Ortois de Mairan, care a observat un tufiș de mimoză și a descoperit că frunzele lui se întorc pentru a urma soarele în timpul zilei și se închid la apus de soare.Omul de știință s-a întrebat ce s-ar întâmpla dacă planta s-ar afla în întuneric constant?După un experiment simplu, cercetătorul a descoperit că, indiferent de prezența luminii solare, frunzele mimozei experimentale au continuat să-și facă mișcările zilnice obișnuite. După cum sa dovedit, plantele au propriul lor ceas intern.
Cercetări mai recente au arătat că nu numai plantele, ci și animalele și oamenii sunt supuși unui ceas biologic care ne ajută să ne adaptăm fiziologia la schimbările zilnice. Această adaptare se numește ritm circadian. Termenul provine din cuvintele latine circa - „despre” și moare – „ziua”. Dar exact cum funcționează acest ceas biologic a rămas mult timp un mister.
Descoperirea „genei ceasului”
În anii 1970, fizicianul, biologul și psihogeneticianul american Seymour Benzer, împreună cu studentul său Ronald Konopka, au investigat dacă este posibil să se izoleze gene care controlează ritmul circadian la muștele fructelor. Oamenii de știință au reușit să demonstreze că mutațiile într-o genă necunoscută de ei perturbă acest ritm la insectele experimentale. Au numit-o gena perioadei. Dar cum a influențat această genă ritmul circadian?
Laureații Premiului Nobel 2017 au efectuat și experimente pe muștele fructelor. Scopul lor a fost să descopere mecanismul ceasului intern. În 1984, Jeffrey Hall și Michael Rozbash, care au lucrat îndeaproape împreună la Universitatea Brandeis din Boston, și Michael Young de la Universitatea Rockefeller din New York, au izolat cu succes gena menstruației. Hall și Rozbash au descoperit apoi că proteina PER codificată de această genă se acumulează în celule în timpul nopții și este distrusă în timpul zilei. Astfel, nivelul acestei proteine fluctuează pe un ciclu de 24 de ore în sincronie cu ritmul circadian. A fost descoperit „pendulul” ceasului celular intern.
Mecanism de ceas cu autoreglare
O diagramă simplificată a activității proteinelor din celulă care reglează ritmul circadian al Comitetului Nobel
Următorul obiectiv cheie era să înțelegem cum ar putea apărea și menține aceste oscilații circadiene. Hall și Rozbash au sugerat că proteina PER blochează activitatea genei perioadei în timpul ciclului zilnic. Ei credeau că, printr-o buclă de feedback inhibitor, proteina PER și-ar putea inhiba periodic propria sinteză și, prin urmare, își poate regla nivelurile într-un ritm ciclic continuu.
Pentru a construi acest model curios, au lipsit doar câteva elemente. Pentru a bloca activitatea unei gene de perioadă, proteina PER produsă în citoplasmă ar trebui să ajungă la nucleul celulei, unde este conținut materialul genetic. Experimentele lui Hall și Rozbash au arătat că această proteină se acumulează de fapt în nucleu noaptea. Dar cum ajunge el acolo? La această întrebare a primit răspuns în 1994 de Michael Young, care a descoperit a doua cheie „genă ceas”, care codifică proteina TIM necesară pentru menținerea unui ritm circadian normal. Într-o muncă simplă și elegantă, el a arătat că atunci când TIM este legat de PER, cele două proteine sunt capabile să intre în nucleul celulei, unde blochează de fapt gena perioadei de a funcționa pentru a închide bucla de feedback inhibitor.
Acest mecanism de reglementare a explicat cum a avut loc această fluctuație a nivelurilor de proteine celulare, dar nu a răspuns la toate întrebările. De exemplu, a fost necesar să se stabilească ce controlează frecvența fluctuațiilor zilnice. Pentru a rezolva această problemă, Michael Young a izolat o altă genă care codifică proteina DBT, care întârzie acumularea proteinei PER. Astfel, a fost posibil să înțelegem cum este reglată această oscilație pentru a coincide cât mai aproape cu ciclul de 24 de ore.
Aceste descoperiri făcute de laureații de astăzi stau la baza principiilor cheie ale funcționării ceasului biologic. Ulterior, au fost descoperite și alte componente moleculare ale acestui mecanism. Ele explică stabilitatea funcționării sale și principiul funcționării. De exemplu, Hall, Rozbash și Young au descoperit proteine suplimentare necesare pentru a activa gena perioadei, precum și un mecanism prin care lumina zilei sincronizează ceasul corporal.
Influența ritmurilor circadiene asupra vieții umane
Comitetul Nobel pentru ritmul circadian uman
Ceasul biologic este implicat în multe aspecte ale fiziologiei noastre complexe. Știm acum că toate organismele multicelulare, inclusiv oamenii, folosesc mecanisme similare pentru a controla ritmurile circadiene. Majoritatea genelor noastre sunt reglate de ceasul biologic, așa că un ritm circadian atent reglat ne adaptează fiziologia la diferitele faze ale zilei. Datorită muncii fundamentale a celor trei câștigători ai Premiului Nobel de astăzi, biologia circadiană a devenit un domeniu larg și dinamic de cercetare care examinează impactul ritmurilor circadiene asupra sănătății și bunăstării noastre. Și am primit încă o confirmare că este mai bine să dormi noaptea, chiar dacă ești o bufniță de noapte inveterata. E mai sanatos.
Referinţă
Geoffrey Hall– născut în 1945 la New York, SUA. Și-a luat doctoratul în 1971 la Universitatea din Washington (Seattle, Washington). Până în 1973, a fost profesor la Institutul de Tehnologie din California (Pasadena, California). Din 1974 lucrează la Universitatea Brandeis (Waltham, Massachusetts). În 2002, a început să colaboreze cu Universitatea din Maine.
Michael Rozbash– născut în 1944 în Kansas City, SUA. Și-a terminat doctoratul la Massachusetts Institute of Technology (Cambridge, Massachusetts). În următorii trei ani a fost doctorand la Universitatea din Edinburgh din Scoția. Din 1974 lucrează la Universitatea Brandeis (Waltham, Massachusetts).
Michael Young– născut în 1949 în Miami, SUA. Și-a finalizat studiile doctorale la Universitatea din Texas (Austin, Texas) în 1975. Până în 1977, a finalizat studii postdoctorale la Universitatea Stanford (Palo Alto, California). În 1978 s-a alăturat profesori Universitatea Rockefeller din New York.
Traducerea materialelor de la Academia Regală Suedeză de Științe.
Pe 2 octombrie 2017, Comitetul Nobel a anunțat numele laureaților Premiului Nobel 2017 pentru fiziologie sau medicină. 9 milioane de coroane suedeze vor fi împărțite în mod egal de către biologii americani Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash și Michael W. Young pentru descoperirea mecanismului molecular al ceasului biologic, adică a ritmului circadian al vieții organismelor, în buclă nesfârșită, inclusiv oameni.
De-a lungul a milioane de ani, viața s-a adaptat la rotația planetei. Se știe de mult că avem un ceas biologic intern care anticipează și se adaptează la momentul zilei. Seara vreau să adorm, iar dimineața vreau să mă trezesc. Hormonii sunt eliberați în sânge strict conform unui program, iar abilitățile/comportamentul unei persoane - coordonare, viteza de reacție - depind, de asemenea, de momentul zilei. Dar cum funcționează acest ceas intern?
Descoperirea ceasului biologic este atribuită astronomului francez Jean-Jacques de Meran, care în secolul al XVIII-lea a observat că frunzele de mimoză se deschid spre Soare ziua și se închid noaptea. Se întrebă cum s-ar comporta planta dacă ar fi pusă în întuneric. S-a dovedit că și în întuneric, mimoza a urmat planul - parcă ar avea un ceas intern.
Mai târziu, astfel de bioritmuri au fost găsite la alte plante, animale și oameni. Aproape toate organismele vii de pe planetă reacționează la Soare: ritmul circadian este strâns construit în viața pământească, în metabolismul întregii vieți de pe planetă. Dar cum funcționează acest mecanism a rămas un mister.
Laureații Nobel au izolat o genă care controlează ritmul biologic zilnic la muștele fructelor (oamenii și muștele au multe gene comune datorită prezenței strămoșilor comuni). Ei au făcut prima descoperire în 1984. Gena descoperită a fost numită perioadă.
Gene perioadă codifică proteina PER, care se acumulează în celule noaptea și este distrusă în timpul zilei. Concentrația proteinei PER variază pe un program de 24 de ore, în conformitate cu ritmul circadian.
Apoi au identificat componente suplimentare ale proteinei și au descoperit pe deplin mecanismul intracelular auto-susținut al ritmului circadian - în acest răspuns unic, proteina PER blochează activitatea genei. perioadă, adică PER blochează sinteza în sine, dar se descompune treptat pe parcursul zilei (vezi diagrama de mai sus). Acesta este un mecanism auto-suficient cu bucle la nesfârșit. Funcționează pe același principiu și în alte organisme multicelulare.
După descoperirea genei, a proteinei corespunzătoare și a mecanismului general al ceasului intern, mai lipseau câteva piese din puzzle. Oamenii de știință știau că proteina PER se acumulează în nucleul celulei noaptea. Ei știau, de asemenea, că ARNm-ul corespunzător este produs în citoplasmă. Nu era clar cum ajunge proteina din citoplasmă în nucleul celulei. În 1994, Michael Young a descoperit o altă genă atemporal, care codifică proteina TIM, necesară și pentru funcționarea normală a ceasului intern. El a demonstrat că dacă TIM se atașează de PER, atunci o pereche de proteine poate pătrunde în nucleul celulei, unde blochează activitatea genelor. perioadă, închizând astfel ciclul nesfârșit al producției de proteine PER.
Se pare că acest mecanism adaptează ceasul nostru intern la ora din zi cu o precizie deosebită. Reglează diferit funcții critice organism, inclusiv comportamentul uman, nivelurile hormonale, somnul, temperatura corpului și metabolismul. O persoană se simte rău dacă există o discrepanță temporară între conditii externeși ceasul său biologic intern, de exemplu, atunci când călătoriți pe distanțe lungi în diferite fusuri orare. Există, de asemenea, dovezi că nepotrivirea cronică între stilul de viață și ceasul corporal este asociată cu un risc crescut de apariție a diferitelor boli, inclusiv diabet, obezitate, cancer și boli cardiovasculare.
Mai târziu, Michael Young a identificat o altă genă timp dublu, care codifică proteina DBT, care încetinește acumularea proteinei PER în celulă și permite corpului să se adapteze mai precis la ziua de 24 de ore.
În anii următori curentul laureatii Nobel au analizat mai în detaliu implicarea altor componente moleculare în ritmul circadian, au găsit proteine suplimentare care sunt implicate în activarea genelor perioadă, și, de asemenea, a descoperit mecanismele prin care lumina ajută la sincronizarea ceasului biologic cu condițiile de mediu externe.
De la stânga la dreapta: Michael Rozbash, Michael Young, Geoffrey Hall
Cercetarea mecanismului intern al ceasului este departe de a fi finalizată. Cunoaștem doar părțile principale ale mecanismului. Biologia circadiană - studiul ceasului intern și al ritmului circadian - a apărut ca un domeniu separat de cercetare în curs de dezvoltare. Și toate acestea s-au întâmplat datorită celor trei actuali laureați ai Premiului Nobel.
Experții discută de câțiva ani că mecanismul molecular al ritmurilor circadiene va primi Premiul Nobel – iar acum acest eveniment s-a întâmplat în sfârșit.