El 3 de octubre, el Comité Nobel anunció el ganador del premio en fisiología o medicina. Fue el japonés Yoshinori Osumi. El texto del premio es: “Por el descubrimiento de los mecanismos de la autofagia”. ¿Qué es la autofagia? ¿Por qué es importante desde un punto de vista práctico? ¿Cómo se relaciona la autofagia con el ayuno y la pérdida de peso? ¿Por qué ayuda a que los tumores cancerosos sobrevivan? Y, finalmente, ¿por qué ganó una persona y no varias, como suele ser habitual? Lo explica la periodista y bióloga Svetlana Yastrebova.
El profesor del Instituto Tecnológico de Tokio, Yoshinori Ohsumi, estaba en su escritorio en el laboratorio cuando recibió una llamada del Comité del Nobel con una noticia inesperada: había ganado el Premio de Fisiología o Medicina de 2016. El japonés de 71 años sigue trabajando activamente en el tema de la autofagia, por el que recibió el máximo premio científico.
Volcado de celdas
La autofagia ha sido un foco de interés de investigación de Ohsumi durante 27 años. A finales de la década de 1980, cuando comenzó a trabajar en este tema, se sabía que las células de alguna manera se deshacen de sus estructuras y moléculas individuales que de repente se vuelven innecesarias. Sin embargo, sería extraño que no fuera así: todos los organismos son capaces de eliminar productos de desecho.
Los científicos saben desde hace mucho tiempo que las células contienen orgánulos especiales llamados lisosomas. En ellos se encontraron repetidamente fragmentos ruinosos de otras estructuras celulares. Y el término "autofagia" fue propuesto mucho antes del trabajo de Osumi. Esta palabra fue acuñada en 1963 por Christian de Duve, un científico que se convirtió en premio Nobel de fisiología en 1974 por el descubrimiento de los lisosomas.
Además de los lisosomas, los biólogos han descubierto autofagosomas– “carros” para transportar fragmentos celulares a los lisosomas. Cuando algún componente de la célula se vuelve innecesario, se rodea con una membrana especial y se obtiene una vesícula con un orgánulo (o parte de él) en su interior. Esta vesícula se acerca al lisosoma y se fusiona con él. Allí el fragmento “basura” de la célula encuentra su refugio final. enzimas especiales lo descomponen en componentes simples.
Durante mucho tiempo, los lisosomas fueron considerados una especie de "vertedero" para todas las estructuras celulares innecesarias. Es cierto que este punto de vista no respondió a la pregunta: ¿cómo se renueva una célula? ¿Por qué el “vertedero” no crece en tamaño decenas y cientos de veces durante toda la larga vida de células como, por ejemplo, las neuronas? Y dado que surgieron tales preguntas, era lógico suponer que las células (a diferencia de la mayoría de las personas) no dependen al cien por cien de fuentes externas de alimentos y utilizan los recursos internos disponibles varias veces. Para saber exactamente cómo sucede esto, fue necesario encontrar sustancias que desencadenen y apoyen reacciones para procesar orgánulos y moléculas fallidas.
Por lo tanto, unos años después del descubrimiento de los lisosomas, en la década de 1980, los investigadores centraron su atención en los orgánulos recién descubiertos: los proteosomas. Como sugiere su nombre, se ocupan de proteínas, o simplemente proteínas. Resultó que una "marca negra", una molécula de ubiquitina, sirve como "pase" para la proteína al proteosoma. Una proteína marcada de este tipo ingresa al proteosoma y allí es descompuesta por enzimas proteasas en aminoácidos. Luego, la célula usa estos aminoácidos para construir otras proteínas. Una persona necesita entre 200 y 300 gramos de proteína al día, pero sólo unos 70 provienen de los alimentos. Las células obtienen el resto procesando proteínas innecesarias en los proteosomas.
El estudio de los proteosomas, sin embargo, no respondió a la pregunta de cómo procesa la célula fragmentos más grandes que las moléculas de proteínas individuales. ¿Qué hay en los lisosomas que procesa grandes trozos de orgánulos? Sobre esto antes del trabajo. Nadie conocía a Yoshinori Osumi.
setas mágicas
Osumi eligió la levadura como tema de experimentos: hongos unicelulares que se reproducen rápidamente de forma asexual. Observar su crecimiento y desarrollo es bastante fácil si tienes un microscopio óptico normal. Por un lado, las levaduras son organismos simples y todas sus células tienen más o menos la misma estructura. Por otro lado, ellos, como todos los hongos, tienen una estructura bastante similar a la de los animales y, por tanto, a la de los humanos. Las células de los hongos, como las nuestras, tienen un núcleo, mitocondrias (orgánulos para la producción de energía), un aparato para la producción de proteínas y un aparato para su degradación (proteosomas). La levadura también tiene un análogo de los lisosomas animales: las vacuolas. Son lo suficientemente grandes como para que sus cambios puedan observarse bajo un microscopio.
Para la autofagia, no importa qué proteínas se destruyan: las que se forman en la propia célula o fuera de ella. Esto significa que con su ayuda puedes deshacerte de virus y bacterias que ingresan a las células y causan diversas enfermedades. Se ha demostrado que los patógenos de enfermedades virales y bacterianas, en el curso de la evolución, desarrollan complejos mecanismos de defensa para no caer bajo la mano caliente de los autofagosomas o detener su acción. En general, la autofagia es importante para muchos procesos del sistema inmunológico, desde la inflamación hasta la protección contra virus y bacterias.
Finalmente, la autofagia también es útil cuando la estructura celular necesita reconstruirse rápida y frecuentemente. Esta necesidad surge durante el desarrollo embrionario. Los cambios que se producen en los tejidos del embrión se desarrollan rápidamente precisamente debido a la autofagia activa. Algunas partes de la célula que han cumplido su función se descomponen en los elementos que las componen y a partir de ellas se construyen nuevos orgánulos "más relevantes". La interrupción de los procesos de autofagia en los embriones conduce al hecho de que su desarrollo se ralentiza significativamente.
samurái solitario
Desde 2011 hasta ahora, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina nunca ha sido otorgado a una sola persona. Siempre hubo varios investigadores cuyos intereses científicos se encontraban en la misma área. Pero en el caso de Yoshinori Ohsumi, este resultó no ser el caso. ¿Por qué?
Es poco probable que pronto podamos encontrar la respuesta exacta a esta pregunta: las identidades de los nominados y las personas que los nominaron en 2016 se mantendrán en secreto durante los próximos 50 años. Pero una cosa es segura: cuando Ohsumi comenzó su investigación sobre la autofagia, casi nadie estaba interesado en ella. Sin embargo, todos los científicos importantes que contribuyeron al descubrimiento de los lisosomas, los autofagosomas y al estudio de sus funciones ya recibieron premios del Comité Nobel en los años 90.
Osumi hizo una apuesta en su carrera científica por un tema poco estudiado e impopular y no perdió. Es cierto que, según el laureado, no se propuso el objetivo de recibir el prestigioso premio. En una entrevista reciente, señaló: “No todos los jóvenes especialistas lograrán el éxito en la ciencia, pero definitivamente vale la pena intentarlo”. Como podemos ver, su intento tuvo éxito.
El Premio Nobel de 2016 comenzó a entregarse el 3 de octubre. La primera persona en enterarse de su victoria fue el biólogo japonés Yoshinori Ohsumi.
La cantidad pagada a los ganadores asciende a ocho millones de coronas suecas (unos 24 millones de grivnas).
Autofagia
Autofagia- un proceso en el que los componentes internos de una célula entran en sus lisosomas, en el caso de los mamíferos, y luego sufren degradación.
El biólogo japonés pasó veinte años estudiando la descomposición en el interior de las células. Aisló los genes responsables de la autofagia en levaduras y describió procesos similares en células de otros organismos.
"Los descubrimientos de Osumi cambiaron nuestra comprensión de cómo las células se reciclan a sí mismas. Su trabajo abrió una nueva dirección en la comprensión de la autofagia como parte de diversos procesos fisiológicos, desde la adaptación al hambre hasta la respuesta a la infección", dice un comunicado de prensa del Instituto Karolinska, que otorga los premios. prima.
Fases de la materia
Máquinas del tamaño de una molécula
También recibieron el premio tres científicos de Francia, Escocia y los Países Bajos. Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart y Bernard Feringa ganaron gracias al diseño y la síntesis de máquinas moleculares.
Tres químicos han desarrollado moléculas con movimientos controlados que pueden realizar tareas específicas.
"En términos de desarrollo científico, los motores moleculares se encuentran ahora en la misma etapa que el motor eléctrico en la década de 1830. Los científicos demostraron entonces el funcionamiento de mecanismos de manivela y anillos, sin saber que esto llevaría a la creación de trenes, lavadoras, ventiladores. y electrodomésticos de cocina."combinadoras", dijo el Comité del Nobel.
Recibido por el británico Thomas Lindall y los estadounidenses Paul Modric y Aziz Sankara por sus investigaciones sobre el mecanismo de reparación del ADN.
Fin de medio siglo de guerra
Recibido por el presidente colombiano Juan Manuel Santos porque logró poner fin a la guerra civil que duró 52 años. Más de 200.000 colombianos murieron en este conflicto guerrillero.
El Comité del Nobel destaca que de esta manera destacó los servicios de Santos para poner fin a más de medio siglo de guerra civil. Durante este conflicto, 220 mil colombianos murieron y otros seis millones quedaron desplazados internamente.
"Este premio también debería simbolizar los méritos del pueblo de Colombia, que, a pesar de las dificultades y el sufrimiento, no ha perdido la esperanza de una paz justa", dijo el comité en un comunicado.
El 27 de septiembre se firmó un acuerdo de alto el fuego entre las autoridades colombianas y las FARC. Posteriormente se celebró un referéndum en el que los habitantes del país votaron por un pequeño margen en contra de la celebración de un tratado de paz con los partisanos.
Sin embargo, Santos dijo que el resultado del plebiscito no afectaría el proceso de paz.
Recordemos el Cuarteto de Diálogo Nacional de Túnez.
Teoría del contrato
Recibido por los estadounidenses Oliver Hart de la Universidad de Harvard y Bengt Holmström del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Se les concedió el Nobel por el desarrollo de la teoría de los contratos, lo que explica por qué celebramos diferentes contratos para diferentes tipos de trabajo y por qué estos acuerdos están estructurados como están.
La teoría del contrato es una dirección que comenzó a desarrollarse activamente en la década de 1970. Estudia la determinación de los parámetros contractuales por parte de los agentes económicos, incluso en condiciones de asimetría de información que tienen estos agentes.
Esta teoría responde preguntas sobre por qué celebramos diferentes contratos para diferentes tipos de trabajo y por qué estos acuerdos están estructurados como están.
Recibido por el estadounidense Angus Deaton por su análisis de los problemas del consumo, la pobreza y la seguridad social.
Nuevas expresiones poéticas
Recibido por el cantante estadounidense Bob Dylan. Recibió el premio por "crear nuevas expresiones poéticas dentro de la gran tradición de la canción estadounidense".
Bob Dylan es una figura de culto de la música rock, uno de los músicos más importantes y populares de nuestro tiempo. Algunas de sus composiciones fueron utilizadas en Estados Unidos por participantes de los movimientos de derechos civiles.
En 2010, la revista Rolling Stones otorgó a Dylan el segundo lugar en la lista de los más grandes músicos del siglo XX; el primer lugar lo ocuparon los Beatles.
La escritora bielorrusa Svetlana Alexievich “por su creatividad polifónica es un monumento al sufrimiento y al coraje de nuestro tiempo”.
Tskhinvali, 17 de octubre – Sputnik, Maria Sheludyakova. Determinar el valor del conocimiento científico no es tan fácil como parece. Los hermanos Lumière, que crearon el sistema de grabación y reproducción de imágenes más exitoso, por ejemplo, no creían en el futuro del cine, y al diseñador Oliver Evans no se le permitió patentar una locomotora de vapor, calificando esta idea de fantasía absurda.
Cada año, el Comité Nobel selecciona cientos de científicos merecedores de diversos campos de la ciencia y esta elección a menudo muestra hacia dónde se dirige el vector del pensamiento científico y, como resultado, brinda la oportunidad de mirar hacia el mundo del futuro.
Las preferencias del Comité Nobel de 2016 confirmaron que la ciencia del siglo XXI realmente se esfuerza por lograr el conocimiento práctico. La elección recayó en aquellos científicos cuyas investigaciones pueden aplicarse en la práctica (por ejemplo, para crear un nuevo dispositivo) y mostrar cómo serán las tecnologías en un futuro próximo.
Muchas ideas innovadoras no encuentran aplicación práctica porque aparecieron en el momento equivocado. Recibir el Premio Nobel significa que es muy probable que se implementen los resultados de la investigación destacada.
La principal conclusión que se puede extraer de la selección de los premios Nobel de 2016 es que los descubrimientos innovadores se producen a nivel molecular.
Física: computadoras cuánticas
Los estadounidenses John Michael Kosterlitz, David Thulless y el británico Duncan Haldane recibieron el Premio Nobel de Física por su estudio de formas “extrañas” de materia. Los científicos han estudiado los cambios en las propiedades de la materia en varios estados de agregación.
Parecería que el tema está "manido", pero durante el estudio los físicos utilizaron la topología, que ayudó a explicar, por ejemplo, la aparición de la superconductividad (la ausencia de resistencia eléctrica). Los científicos han estudiado las transiciones topológicas y las fases topológicas de la materia, "abriendo así la puerta a un mundo desconocido", en el que la materia puede encontrarse en un estado inusual. Es decir, no en estado sólido, líquido, gaseoso o plasma.
Uno de los ganadores del premio, Duncan Haldane, se sorprendió mucho al recibir el premio: “Cuando comencé a trabajar en el tema a finales de los años 80, no pensé que pudiera usarse de ninguna manera”. Actualmente, los expertos no descartan que los conocimientos adquiridos sobre materiales puedan ser útiles para la creación de ordenadores cuánticos, que marcarán una nueva generación de electrónica.
Química: sistemas de almacenamiento de energía "moleculares"
El Premio de Química 2016 fue otorgado al holandés Bernard Fering, al francés Jean-Pierre Sauvage y al escocés James Fraser Stoddart por el desarrollo y la creación de máquinas moleculares. Los químicos utilizaron moléculas como piezas de construcción y crearon dispositivos en miniatura a partir de ellas.
Jean-Pierre Savage es un pionero en el campo del entrelazamiento mecánico mutuo de arquitecturas moleculares. El Comité Nobel afirmó en un comunicado que la investigación en el campo de la miniaturización de la tecnología ha llevado la química a una nueva dimensión y pronto provocará una verdadera revolución.
Las máquinas moleculares no son visibles ni siquiera en los microscopios. Por supuesto, esta es una palabra nueva en tecnología: estas máquinas serán útiles para crear nuevos materiales, sensores y sistemas de almacenamiento de energía.
Biología: la clave del Parkinson
El biólogo japonés Yoshinori Ohsumi fue el primero en enterarse de la recepción del Premio Nobel. Se destacó por su investigación sobre el mecanismo de la autofagia: la destrucción de "desechos intracelulares".
Es de destacar que desde 2011 el premio en el campo de la medicina y la fisiología no ha recaído en una sola persona; siempre ha habido varios biólogos cuyos intereses científicos estaban en la misma área. Osumi apostó por un tema impopular y no perdió. Por cierto, en los últimos diez años el número de trabajos sobre este tema se ha multiplicado por cientos.
Desde finales de la década de 1980, Ohsumi ha estado tratando de comprender cómo las células se deshacen de moléculas que se han vuelto innecesarias. El biólogo descubrió lisosomas, orgánulos especiales que contenían fragmentos deteriorados de otras estructuras celulares, así como autofagosomas, "carros" para transportar fragmentos celulares innecesarios. Resultó que están rodeados por una membrana especial en la que las enzimas descomponen la "basura" en componentes simples.
El descubrimiento puede resolver muchos problemas graves de la medicina. "Comerse a sí mismas" ayuda a las células a compensar la falta de recursos: comienzan a utilizar sus propias reservas de energía. Por tanto, al detener este proceso, es posible agotar los recursos del tumor, deteniendo así su desarrollo.
Además, los descubrimientos de Osumi arrojan luz sobre las enfermedades de Parkinson y Alzheimer. Se desarrollan debido a la acumulación de proteínas plegadas en las células nerviosas; los autofagosomas y los lisosomas no tienen tiempo para descomponerlos.
Economía: teoría para los negocios reales
El economista británico Oliver Hart recibió el Premio Nobel de Economía en 2016 por sus contribuciones al desarrollo de la teoría de los contratos. Además de esta teoría, su investigación se centra en problemas de la teoría de la empresa, las finanzas corporativas y la economía jurídica.
Hart trabajó en su investigación sobre la teoría del contrato con Bengt Holmström, un teórico microeconómico cuyo trabajo más conocido está relacionado con la teoría de incentivos.
Los científicos han desarrollado nuevas herramientas teóricas para comprender los contratos que ocurren en la vida real. Su investigación se convirtió en la base de la ley de quiebras.
La economía moderna se basa en numerosos contratos y las nuevas herramientas teóricas ayudan a comprender su verdadera esencia y evitar errores al celebrar contratos.
Premio de la Paz: ambiciones políticas
Muchos politólogos señalan que el Comité Nobel intenta influir en la política mundial, pero este deseo parece ingenuo.
Así, el Premio de la Paz en 2016 lo recibió el presidente colombiano, Juan Manuel Santos, por “los esfuerzos para poner fin a más de medio siglo de guerra civil en el país”. El presidente del Presidium del Consejo de Política Exterior y de Defensa, Fyodor Lukyanov, dijo a RIA Novosti que entregar el Premio de la Paz al jefe de Colombia es un gesto de compromiso que no ofenderá a nadie.
“Esta es otra decisión extraña, un deseo ingenuo de influir en la política mundial. Esto me vino a la mente inmediatamente cuando la Unión Europea recibió el premio en 2012. La UE, sin duda, era digna del premio de la paz, sólo que no en 2012, sino. En 1958, cuando todo se puso en marcha y era un gran proyecto, uno de los mayores logros de Europa”, considera el presidente del Presidium de la SVOP.
Literatura a prueba
La mayoría de los chismes surgieron después de la entrega del Premio Nobel de Literatura. En 2016, el Comité celebró a uno de los músicos más famosos y premiados del mundo: Bob Dylan. Pero la mayoría está de acuerdo: se han ampliado los límites del premio literario.
La Academia Sueca, encargada de otorgar los Premios Nobel, continúa su camino de romper moldes en el campo de la literatura. La elección del comité provocó una tormenta de indignación y respuestas indignadas de quienes consideran que la poesía de Bob Dylan es menos "Nobel" que, por ejemplo, las obras de Gabriel García Márquez. Sin embargo, hay quienes, por el contrario, creen que los académicos suecos han restablecido la reputación del Premio Nobel de literatura.
La próxima Semana del Nobel se inauguró el 3 de octubre en Estocolmo, la capital sueca. El Comité Nobel ya ha anunciado al ganador en el campo de la fisiología y la medicina. Mañana y otros días se anunciarán los ganadores en física, química, ciencias económicas, literatura y el Premio Nobel de la Paz. ¿Quién ya ha recibido el premio? ¿Por qué se concede? ¿Lo recibirán los científicos rusos este año? Los detalles están en el material. Agencia Federal de Noticias.
Cómo conseguir un premio Nobel
Durante una semana, la comunidad mundial conocerá los nombres de los galardonados en diversos campos de la ciencia. Este año el número de nominados al Premio Nobel es récord: el año pasado hubo casi 380 personas menos. El comité mantiene estrictamente confidencial los nombres de los nominados, pero aún así se filtró cierta información a los medios. Se sabe, por ejemplo, que un ex agente de inteligencia estadounidense compite por el Premio de la Paz Edward Snowden e incluso Papa Francisco.
¿Cómo conseguir un premio Nobel? La respuesta es sencilla: pasar la selección. No es fácil y consta de varias etapas. Además, la mayoría de las etapas de selección están clasificadas y sólo es posible conocer los criterios para seleccionar a un científico en particular después de 50 años. Se sabe que inicialmente varios miles de científicos destacados de diferentes países están buscando candidatos a quienes se les envían invitaciones personales. Entonces la lista se reduce mucho y llega a los comités del Nobel. Cada comité está formado por cinco miembros designados por la Real Academia Sueca de Ciencias, el Instituto Karolinska, la Academia Sueca y el Comité de Paz. Ellos son quienes determinan el ganador. El premio se otorga únicamente a una persona viva, aunque si fallece después del anuncio de los resultados, pero antes de la presentación real, seguirá siendo considerado ganador.
Cada año, varias agencias intentan predecir quién ganará el Premio Nobel basándose en clasificaciones de citas de investigación. Sin embargo, el porcentaje de aciertos es pequeño, pero los expertos aún lo intentan. En particular. Este año, la victoria en la categoría “Medicina” se otorga por adelantado a uno de los trabajos de los científicos que intentan sustituir la quimioterapia por la inmunoterapia.
¿Quién lo recibió el año pasado?
Las ideas fundamentales de los científicos sobre el Universo fueron destruidas por los japoneses. Takaaki Kazita y canadiense Arturo MacDonald, quien demostró que la partícula de neutrino más pequeña tiene masa y recibió el Premio Nobel de Física. El sueco recibió el Premio de Química por su investigación conjunta sobre la restauración del ADN. Thomas Lindahl, Americano Pablo Modric y turco Aziz Sankar. Profesor británico gana el Premio Nobel de Economía Angus Deaton, que ha realizado una extensa labor de investigación sobre consumo, bienestar y pobreza
Finalmente, el Premio Nobel de Literatura fue otorgado a la escritora bielorrusa Svetlana Alexievich, y el Premio de la Paz fue el Cuarteto de Diálogo Nacional de Túnez.
Premio Nobel 2016
Este año, el primer premio Nobel en el campo de la fisiología o la medicina fue un profesor de Japón. Yoshinori Ohsumi. Descubrió el mecanismo de la autofagia. Detrás de esta terrible palabra se esconde el proceso de autodestrucción de partes celulares debido a la degradación lisosomal. Hace más de 20 años, un científico descubrió los genes responsables del proceso de autofagia y comenzó su investigación.
Osumi ya tiene 71 años, es doctor en ciencias por la Universidad de Tokio y ha recibido numerosos premios en biología. Se convirtió en el vigésimo quinto japonés galardonado con el Premio Nobel. La recompensa monetaria por ganar es de ocho millones de coronas o 932 mil dólares. En total, el premio en el ámbito de la medicina se concedió 106 veces. El galardonado más joven en 1923 fue un médico canadiense. Federico Banting. Tenía 32 años cuando descubrió la insulina. El destinatario de mayor edad es un patólogo estadounidense. rosa payten: A la edad de 87 años descubrió los virus oncogénicos.
Premio Nobel - Rusos
Fue el campo de la fisiología y la medicina el que trajo el primer Premio Nobel a los científicos rusos. En 1904, Ivan Pavlov recibió un premio por su trabajo sobre la fisiología de la digestión, creando esencialmente la ciencia de la actividad nerviosa superior. Todo el mundo recuerda sus experimentos con perros. Cuatro años más tarde, el embriólogo e inmunólogo ruso Ilya Mechnikov recibió un premio en esta categoría. Junto con un médico alemán Pablo Ehrlich Recibió el Premio Nobel por su trabajo sobre la inmunidad. Aunque un poco más amplio, pudo mostrar a sus contemporáneos cómo el cuerpo logra derrotar a los microbios dañinos que, al parecer, ya se han arraigado en su interior.
En cuanto al número total de premios Nobel, Estados Unidos está a la cabeza: 359 personas, el Reino Unido ocupa el segundo lugar - 121 personas, Alemania ocupa el tercer lugar - 104. Rusia tiene solo 27 premios Nobel. Uno de ellos, un escritor. Borís Pasternak Al principio accedió a aceptar el premio, pero luego, bajo presión de las autoridades soviéticas, lo rechazó.
En 2016, el Comité Nobel otorgó el Premio de Fisiología o Medicina al científico japonés Yoshinori Ohsumi por el descubrimiento de la autofagia y descifrar su mecanismo molecular. La autofagia es el proceso de procesamiento de orgánulos gastados y complejos de proteínas; es importante no solo para el manejo económico del manejo celular, sino también para la renovación de la estructura celular. Descifrar la bioquímica de este proceso y su base genética presupone la posibilidad de monitorear y gestionar todo el proceso y sus etapas individuales. Y esto ofrece a los investigadores perspectivas fundamentales y aplicadas obvias.
La ciencia avanza a un ritmo tan increíble que un no especialista no tiene tiempo para darse cuenta de la importancia del descubrimiento, y ya se ha otorgado el Premio Nobel por ello. En los años 80 del siglo pasado, en los libros de texto de biología, en la sección sobre estructura celular, se podía aprender, entre otros orgánulos, sobre los lisosomas, vesículas de membrana llenas de enzimas en su interior. Estas enzimas tienen como objetivo descomponer varias moléculas biológicas grandes en bloques más pequeños (cabe señalar que en ese momento nuestro profesor de biología aún no sabía por qué se necesitaban los lisosomas). Fueron descubiertos por Christian de Duve, por lo que recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1974.
Christian de Duve y sus colegas separaron lisosomas y peroxisomas de otros orgánulos celulares mediante un método entonces nuevo: la centrifugación, que permite clasificar las partículas por masa. Los lisosomas se utilizan ahora ampliamente en medicina. Por ejemplo, sus propiedades son la base para la administración dirigida de medicamentos a células y tejidos dañados: se coloca un medicamento molecular dentro de un lisosoma debido a la diferencia de acidez dentro y fuera de él, y luego se envía el lisosoma, equipado con etiquetas específicas. al tejido afectado.
Los lisosomas son indiscriminados por la naturaleza de su actividad: descomponen cualquier molécula y complejo molecular en sus partes componentes. Los “especialistas” más específicos son los proteosomas, cuyo único objetivo es la degradación de proteínas (ver: “Elementos”, 05/11/2010). Difícilmente se puede sobrestimar su papel en la economía celular: controlan las enzimas caducadas y las destruyen si es necesario. Este período, como sabemos, se define con mucha precisión: exactamente el mismo tiempo que la célula realiza una tarea específica. Si las enzimas no se destruyeran una vez finalizada, sería difícil detener a tiempo la síntesis en curso.
Los proteosomas están presentes en todas las células sin excepción, incluso en aquellas sin lisosomas. El papel de los proteosomas y el mecanismo bioquímico de su trabajo fue estudiado por Aaron Ciechanover, Avram Gershko e Irwin Rose a finales de los años 1970 y principios de los 1980. Descubrieron que los proteosomas reconocen y destruyen proteínas marcadas con la proteína ubiquitina. La reacción de unión con la ubiquitina cuesta ATP. En 2004, estos tres científicos recibieron el Premio Nobel de Química por su investigación sobre la degradación de proteínas dependiente de la ubiquitina. En 2010, mientras revisaba un plan de estudios escolar para niños ingleses superdotados, vi una serie de puntos negros en una imagen de una estructura celular que estaban etiquetados como proteosomas. Sin embargo, el maestro de esa escuela no pudo explicar a los alumnos qué era y para qué servían estos misteriosos proteosomas. No hubo más preguntas con los lisosomas en esa imagen.
Incluso al comienzo del estudio de los lisosomas, se observó que algunos de ellos contenían partes de orgánulos celulares. Esto significa que en los lisosomas no solo se descomponen en partes moléculas grandes, sino también partes de la propia célula. El proceso de digerir las propias estructuras celulares se llama autofagia, es decir, "comerse a uno mismo". ¿Cómo llegan partes de los orgánulos celulares al lisosoma que contiene hidrolasas? Esta cuestión comenzó a estudiarse allá por los años 80, quienes estudiaron la estructura y funciones de los lisosomas y autofagosomas en células de mamíferos. Él y sus colegas demostraron que los autofagosomas aparecen en masa en las células si se cultivan en un medio bajo en nutrientes. En este sentido, surgió la hipótesis de que los autofagosomas se forman cuando se necesita una fuente de nutrición de respaldo: proteínas y grasas que forman parte del exceso de orgánulos. ¿Cómo se forman estos autofagosomas? ¿Se necesitan como fuente de nutrición adicional o para otros fines celulares? ¿Cómo los encuentran los lisosomas para la digestión? Todas estas preguntas no tenían respuesta a principios de los años 90.
Al emprender una investigación independiente, Ohsumi centró sus esfuerzos en el estudio de los autofagosomas de levadura. Razonó que la autofagia debe ser un mecanismo celular conservado, por lo que es más conveniente estudiarla en objetos de laboratorio simples (relativamente) y convenientes.
En la levadura, los autofagosomas se encuentran dentro de las vacuolas y luego se desintegran allí. Su utilización se lleva a cabo mediante diversas enzimas proteinasas. Si las proteinasas de una célula son defectuosas, los autofagosomas se acumulan dentro de las vacuolas y no se disuelven. Osumi aprovechó esta propiedad para producir un cultivo de levadura con un mayor número de autofagosomas. Cultivó cultivos de levadura en medios pobres; en este caso, los autofagosomas aparecen en abundancia, entregando una reserva de alimento a la célula hambrienta. Pero sus cultivos utilizaron células mutantes con proteinasas no funcionales. Como resultado, las células acumularon rápidamente una masa de autofagosomas en vacuolas.
Los autofagosomas, como se desprende de sus observaciones, están rodeados por membranas de una sola capa, dentro de las cuales puede haber una amplia variedad de contenidos: ribosomas, mitocondrias, gránulos de lípidos y glucógeno. Al agregar o eliminar inhibidores de proteasa a cultivos de células no mutantes, es posible aumentar o disminuir el número de autofagosomas. Así, en estos experimentos se demostró que estos cuerpos celulares son digeridos por enzimas proteinasas.
Muy rápidamente, en solo un año, utilizando el método de mutación aleatoria, Ohsumi identificó entre 13 y 15 genes (APG1-15) y los productos proteicos correspondientes involucrados en la formación de autofagosomas (M. Tsukada, Y. Ohsumi, 1993. Isolation and Characterization of mutantes defectuosos en autofagia de Saccharomyces cerevisiae). Entre las colonias de células con actividad proteinasa defectuosa, seleccionó bajo el microscopio aquellas que no contenían autofagosomas. Luego, cultivándolos por separado, descubrió qué genes tenían dañados. Su grupo necesitó otros cinco años para descifrar, en una primera aproximación, el mecanismo molecular de cómo funcionan estos genes.
Se pudo conocer cómo funciona esta cascada, en qué orden y cómo se unen estas proteínas entre sí para que el resultado sea un autofagosoma. En el año 2000, se hizo más claro el panorama de la formación de membranas alrededor de orgánulos dañados que necesitan ser reciclados. La membrana lipídica única comienza a estirarse alrededor de estos orgánulos, rodeándolos gradualmente hasta que los extremos de la membrana se acercan entre sí y se fusionan para formar la doble membrana del autofagosoma. Luego, esta vesícula se transporta al lisosoma y se fusiona con él.
En el proceso de formación de membranas intervienen las proteínas APG, cuyos análogos descubrieron Yoshinori Ohsumi y sus colegas en mamíferos.
Gracias al trabajo de Ohsumi, vimos todo el proceso de autofagia en dinámica. El punto de partida de la investigación de Osumi fue el simple hecho de la presencia de pequeños cuerpos misteriosos en las células. Ahora los investigadores tienen la oportunidad, aunque sea hipotética, de controlar todo el proceso de autofagia.
La autofagia es necesaria para el funcionamiento normal de la célula, ya que ésta debe poder no sólo renovar su economía bioquímica y arquitectónica, sino también utilizar cosas innecesarias. En una célula hay miles de ribosomas y mitocondrias desgastados, proteínas de membrana y complejos moleculares gastados; todos ellos deben procesarse económicamente y volver a ponerse en circulación. Se trata de una especie de reciclaje celular. Este proceso no sólo proporciona un cierto ahorro, sino que también previene el rápido envejecimiento de la célula. La alteración de la autofagia celular en humanos conduce al desarrollo de la enfermedad de Parkinson, diabetes tipo II, cáncer y algunos trastornos característicos de la vejez. Controlar el proceso de autofagia celular obviamente tiene enormes perspectivas, tanto en lo fundamental como en las aplicaciones.