K pochopeniu fungovania tohto mechanizmu najvýznamnejšou mierou prispeli traja vedci, ktorí získali tohtoročnú Nobelovu cenu v kategórii fyziológia alebo medicína. Ocenení boli dvaja Američania James Rothman a Randy Schekman a vedec nemeckého pôvodu Thomas Südhof, ktorý však už 30 rokov žije v USA.
Každý z troch vedcov svojou prácou prispel k odhaleniu tajomstva, ako bunky organizujú transportný systém na prenos hormónov, enzýmov a ďalších dôležitých látok. „Poruchy tohto systému majú škodlivé účinky a vedú k takým dôsledkom, ako sú nervové ochorenia, cukrovka či poruchy imunity,“ konštatoval Nobelov výbor pri vyhlasovaní laureátov v Karolinskom inštitúte v Štokholme.
Molekulárna pošta
Každá bunka funguje ako továreň, ktorá vyrába a exportuje rôzne molekuly. Napríklad inzulín sa vyrába v podžalúdkovej žľaze a následne sa uvoľňuje do krvi. Chemické signály zvané neurotrasmitery zase lietajú medzi nervovými bunkami. Všetky tieto molekuly sú prenášané v malých balíčkoch zvaných vezikuly, ktoré plnia funkciu kuriérov. Traja tohtoroční laureáti objavili molekulárne princípy fungovania tohto logistického systému, ktorý je dôležitý pre fungovanie celého organizmu, a preto s ním nejakým spôsobom súvisí celý rad ochorení vrátane Alzheimerovej či Parkinsonovej choroby alebo autizmu.
Nobelov výbor spresnil, že Schekman objavil súbor génov nutných pre vezikulárny transport, Rothman odhalil bielkoviny v transportných balíkoch, ktoré sa spájajú s cieľovými membránami a zaisťujú tak vyloženie nákladu na správnom mieste, a Südhof zistil, ako tieto transportné balíky uvoľňujú svoj náklad v požadovanom čase.
„Táto Nobelova cena prišla včas a je veľmi zaslúžená. Ide totiž o základný proces a jeho objavenie môže nájsť uplatnenie v psychiatrickej praxi. Podľa mňa však skôr pomôže lepšie pochopiť, ako fungujú bunky. Tieto procesy sú také fundamentálne a dejú sa v každej bunke, takže nebudú ľahkým cieľom na využitie vo farmakológii,“ uviedol profesor Patrik Rorsman z Oxfordskej univerzity pre denník Guardian.
Stavanie transportnej skladačky
Randyho Schekmana fascinovala organizácia transportného systému v bunkách, a preto sa v 70. rokoch rozhodol skúmať jej genetickú podstatu. Ako výskumný model mu slúžili kvasinky. Rýchlo zistil, že pokazený transportný systém pripomína zle naplánovanú mestskú dopravu – v niektorých častiach bunky sa začali vytvárať zápchy. Schekman následne zistil, že tieto zápchy majú genetickú podstatu a identifikoval tri triedy génov, ktoré riadia rozličné časti transportného systému bunky.
Aj Jamesa Rothmana tento miniatúrny systém zaujal. On už však počas 80. a 90. rokov pracoval s bunkami cicavcov a objavil zloženú bielkovinu, ktorá kuriérskym vezikulám umožňuje pripojiť sa k požadovanej membráne. Na to, aby sa transportovaný balíček dostal k určenému adresátovi, používajú kuriéri rôzne kombinácie bielkovín.
Ako sa ukázalo, gény, ktoré objavil Schekman v kvasinkách, kódovali proteíny, aké Rothman objavil v bunkách cicavcov. Z toho vyplynulo, že majú spoločný dávny evolučný pôvod. Obaja vedci potom spoločne zmapovali najdôležitejšie súčasti transportného systému bunky. Thomas Südhof skúmal komunikáciu medzi nervovými bunkami v mozgu. Podarilo sa mu zistiť, že signálne molekuly neurotrasmitery uvoľnené z balíka vezikuly sa spájajú s vonkajšou membránou ďalšej nervovej bunky rovnakým mechanizmom, aký objavil Schekman s Rothmanom. Ďalším skúmaním zistil, že pri správnom načasovaní uvoľnenia neurotransmiterov hrajú dôležitú úlohu ióny vápnika.
Traja tohtoroční laureáti Nobelovej ceny tak spoločne odhalili jeden z fundamentálnych procesov vo fyziológii bunky. Zaujímavým zistením bolo, že transportný systém funguje rovnako v primitívnych organizmoch, ako sú kvasinky, ako aj v človeku. Tento systém dopravy je pritom kritický pre správne fungovanie celého tela od mozgu až po pečeň. Keď dôjde k poškodeniu transportného systému, vznikajú rôzne neurologické, imunologické ochorenia alebo aj cukrovka. Keby transportný systém vo vnútri organizmov nebol tak precízne zorganizovaný, ako je, vo fungovaní buniek by nastal chaos.
Cenu za fyziológiu alebo medicínu dostalo dosiaľ 204 vedcov a lekárov, z toho desať žien. Prvou ženskou laureátkou sa v roku 1947 stala pražská rodáčka Gerty Coriová, ktorá ocenenie dostala spolu so svojím manželom.
Objav pomôže nájsť na niektoré choroby lieky
Richard Imrich z Ústavu experimentálnej endokrinológie SAV hovorí, že objav troch vedcov o tom, ako funguje transport dôležitých molekúl medzi bunkami, môže v budúcnosti pomôcť pri liečbe asi dvadsiatky genetických ochorení.
Aký má význam tento objav v oblasti medicíny?
Význam je taký, že niektoré ochorenia môžu byť spojené s poruchou riadenia transportného systému a títo traja páni objasnili, ako transport funguje. Ak je objavený mechanizmus, potom ho dokážeme ovplyvniť. Čiže na ochorenia spojené s poruchou transportu budeme vedieť nájsť lieky.
Môžu výsledky tohto objavu pomôcť pri nejakých konkrétnych ochoreniach? Napríklad pri ochoreniach imunity?
V médiách sa to momentálne uvádza. Myslím si, že ide skôr o vzácny geneticky podmienený syndróm. Nepamätám si, aby sa toto niekde vyskytlo v mechanizme tých najbežnejších imunologických ochorení. Ide skôr o veľmi zriedkavé genetické ochorenia, ktorých je radovo okolo dvadsať.
Porucha transportu sa môže prejaviť navonok tak, že bude poškodená napríklad reč alebo nejaký pohyb?
Nie, tu nehovoríme o procesoch na takejto úrovni, toto sa deje na úrovni jednej bunky. V konečnom dôsledku to môže ovplyvniť také komplexné procesy, ako je komunikácia dvoch neurónov v rečovom centre, ale bavíme sa o bunkovej úrovni.
Robí podobné výskumy aj Slovenská akadémia vied?
Neviem o tom, že by niekto v tejto konkrétnej oblasti pracoval, ale máme odborníkov, ktorí pracujú na transportných kanáloch, čo je vlastne trocha iný spôsob, ako bunka exportuje rôzne molekuly, napríklad hormón. Cesta cez kanál je tiež nejakým spôsobom regulovaná.
Keby sa mohli o Nobelovu cenu uchádzať aj slovenskí vedci, v akej oblasti by to bolo?
To je veľmi ťažká otázka, neodvážim sa odpovedať. Vo výskumoch to nie je o tom, že sa rýchlo preorientujete na nejakú oblasť. Skúmanie v nejakej oblasti väčšinou trvá aj niekoľko rokov. Treba mať veľmi silný nápad, a hlavne veľa peňazí a tie u nás nie sú.
(zb)