3 октября прошлого года Нобелевская премия по медицине и физиологии 2016 года была присуждена японцу Есинори Охсуми за его выдающуюся работу по механизмам аутофагии, решающему механизму понимания обновления клеток и реакции организма на голод и инфекции.
Клетка обновляется или даже самоуничтожается, чтобы защитить организм
Слово «аутофагия» означает «съесть себя». В действительности, аутофагия, в основном, является регуляторным явлением. Она работает через своего рода «поедание» несущественных и дефектных элементов клеток.
Аутофагия является естественным механизмом, который состоит из частичного разложения содержимого клетки (так называемой цитоплазмы) самой клеткой. Если простым языком — это очистка отходов, которые накапливаются лизосомах (мешковидные структуры) внутри (или вокруг) клетки.
Концепция была открыта 50 лет назад, вознаграждена в 1974 году и понята в 1990 году.
Концепция аутофагии появилась в 1960-х годах, когда исследователи впервые наблюдали разрушение клетками их собственного вещества путем его эвакуации в «отделение рециркуляции», называемое лизосомой.
Бельгийский биохимик Кристиан де Дюве, который был инициатором открытия этого механизма, получил Нобелевскую премию по биологии в 1974 году.
Аутофагия (аутолиз) остается первостепенной клеточной реакцией на голодание у большинства организмов, у которых она стимулируется гормонами, такими как глюкагон, и которые мобилизуют все резервы организма.
Благодаря обновлению, клетки постоянно заменяют свои составляющие новыми и, таким образом, достигают чего-то очень близкого к «вечной молодости».
Однако знания об этом явлении оставались ограниченными вплоть до работ Есинори Охсуми, который в начале 1990-х годов провел «блестящие эксперименты» на дрожжах и определил гены аутофагии. Затем он выделил основные механизмы и показал, что такие же механизмы действуют в организме человека. С тех пор было опубликовано большое количество исследований этого явления.
«Мутации в генах аутофагии могут вызывать заболевание, и дисфункция этого аутофагического процесса может быть связана со многими состояниями, такими как рак и неврологические заболевания» (болезнь Альцгеймера, Паркинсона и др.).
Что такое аутофагия?
Во время стресса, такого как недостаток пищи или кислорода, клетки могут перерабатывать (внутри себя, в своей цитоплазме) поврежденные клеточные структуры в молекулы, которые можно использовать для их метаболизма. То есть клетка может генерировать энергию через свои отходы.
Когда в эукариотической клетке - с ядром, подобным ядру животных, растений или дрожжей — заканчиваются питательные вещества, она приспосабливается, разрушая поврежденные внутриклеточные элементы, чтобы производить те, которые необходимы для ее жизнедеятельности.
Когда клетка заражена или злокачественная, она может удалить свои дефектные или потенциально токсичные компоненты, или даже самоуничтожиться, чтобы защитить весь организм. Так происходит «поедание» клеткой злокачественных структур. Этот процесс называется аутофагией и задействован, среди прочего, в нескольких патологиях: раковых, неврологических и инфекционных заболеваниях.
Во время даже однодневного голодания на воде тело будет проводить настоящую очистку и переработку, восстанавливать себя, устраняя свои изношенные структуры.
С биологической точки зрения аутофагия начинается с образования «маленького мешочка» или вакуоли в цитоплазме клетки. Эта вакуоль, называемая аутофагосомой, образуется вокруг поврежденных молекул и клеточных структур. После образования аутофагосома транспортирует свой груз в другое везикулярное отделение «рециркуляции», называемое лизосомой, которое содержит ферменты и молекулы, способные лизировать (разлагать) эти отходы в «элементарные кирпичи», такие, как аминокислоты, кислоты, жир, простые сахара и т. д. Эти элементы могут затем использоваться клеткой для ее метаболизма, что позволяет ей быстро снабжать себя различными основными материалами, а также топливом, способствующим ее выживанию.