Profesor Jošinori Osumi otkriva autofagiju

Cenjeni naučnik, profesor emeritus, Jošinori Osumi (Yoshinori Ohsumi) mnogo duguje jednom skromnom mikroorganizmu koji je svet snabdevao hlebom od davnina. Radi se o kvascu. Iscrpna studija Jošinorija Osumija o unutrašnjim procesima koji se dešavaju u ćelijama kvasca trajala je nekoliko decenija, da bi na kraju ogroman trud rezultirao u svetskom priznanju. 

Profesor Osumi je dobitnik Nobelove nagrade za medicinu 2016. godine za naučni prikaz složenog procesa reciklaže ćelijskih komponenti. Proces za koji je profesor Osumi smislio naziv „autofagija“.

Termin autofagija dolazi od grčkih reči „auto“, što znači “samo” i“ phagein“, što znači “jesti”. Taj se pojam pojavio u nauci tokom šezdesetih godina XX veka kada su istraživači prvi put primetili da ćelija uništava vlastiti sadržaj tako što ga zatvara u membrane, formirajući vrećaste vezikule koje se prenose u „odeljak za reciklažu“ (lizozom) na potpunu razgradnju. U dvadesetom veku ovaj mehanizam je predmet opsežnih istraživanja raznih oblasti medicine. Takođe, poslednjih godina autofagija je sve popularnija dijeta i u Srbiji.  

Neobično je da Nobelovu nagradu za medicinu dobije pojedinačna ličnost, ali poduhvat doktora Osumija svakako pokazuje kolika je važnost pojedinačnih istraživanja u doba velikih međunarodnih saradnji.

Više od pola veka gledanja kroz mikroskop

U ovom tekstu prenećemo neke odgovore koje je profesor Jošinori Osumi dao 2012. u intervjuu američkoj Nacionalnoj Biblioteci medicine (National Library of Medicine) i naučnom međunarodnom magazinu Nature tokom 2017. godine.  

Jošinori Osumi je preživeo teške dane nemaštine u detinjstvu. Nije bilo lako odrastati na jugu Japana na ostrvu Kjušu posle Drugog svetskog rata. Kako se od mladih dana počeo baviti naukom, Osumi je na sve načine pokušavao da postavi vlastiti pravac nezavisnog istraživanja. I uspeo je izuzetnim ranim otkrićem na polju autofagije. 

U svom je istraživanju identifikovao većinu proteina i način njihovog delovanja u procesu autofagije, pokazao šta se tačno dešava na ćelijskom nivou i dao osnove preciznih mehaničkihih detalja kod stvaranja autofagozoma u kvascu. Autofagozom je sferna ćelijska struktura s dvostrukim slojem membrana. To je ključna struktura u procesu unutarćelijske degradacije citoplazmatičnog sadržaja (kao što su istrošeni ćelijski proteini ili oštećene organele). 

Početni koraci i rani dani. Otkuda želja za istraživačkom karijerom? 

Profesor  Osumi o svojim počecima: “Verovatno je na mene uticao otac, inženjer i profesor na Univerzitetu u Kjušu. Bio sam upoznat sa akademskim životom i izazovima. Dok je moj otac radio u uskom industrijskom području, mene su više zanimale prirodne nauke”. 

Osumi je isprva imao ideju da postane hemičar, pa je taj smer i upisao na Univerzitetu u Tokiju. 

“Brzo sam otkrio da mi hemija nije toliko privlačna, jer je to područje bilo prilično etablirano. Ali imao sam sreće, jer su rane šezdesete bile zlatno doba molekularne biologije. 

Odlučio sam da želim raditi u toj oblasti. U to vreme u Japanu nije bilo mnogo laboratorija za molekularnu biologiju. Postao sam član istraživača u laboratoriji dr. Kazutomoa Imahorija kao diplomac, kako bih proučavao sintezu proteina u E. coli. Nažalost, nisam postizao baš dobre rezultate u svom radu. U vreme kad sam napisao svoj diplomski rad, saznao sam da je jako teško pronaći dobru poziciju u Japanu. Tako sam, prema savetu dr. Imahorija, preuzeo postdoktorsko mesto kod dr. Geralda Edelmana na Univerzitetu Rockefeller u Njujorku”.

Na pitanje na čemu je radio u Njujorku, prof. Osumi kaže: “Nije mi bilo lako nimalo. U laboratoriji doktora Edelmana počeo sam da se bavim ćelijama sisara i razvojnom biologijom. Trebao sam uspostaviti sistem za in vitro oplodnju kod miševa, ali nisam znao puno o ranoj embriologiji i imao sam vrlo mali broj jajnih ćelija sa kojima sam radio. Postao sam frustriran. Zatim, godinu i po kasnije, Mike Jazwinski pridružio se Edelmanovoj laboratoriji i odlučio sam s njim raditi na proučavanju dupliciranja DNK u kvascima. Bio je to još jedan veliki skok za mene, ali to je bio i moj prvi uvid u istraživanje ćelija kvasca, na kojima radim od tada neprekidno. Konačno mi je ponuđeno mesto mlađeg profesora u laboratoriji Yasuhira Anrakua na Univerzitetu u Tokiju i stvorila se prilika da se vratim u Japan”.

Korak napred

O radu na vakuolama kvasca: “U to vreme znalo se o transportu jona i malih molekula na plazma membrani. Međutim, tek nekolicina naučnika je pisala o transportu kroz membrane drugih organela. Smatralo se da je vakuola samo “kanta za smeće” u ćeliji i malo je ljudi bilo zainteresovano za njenu fiziologiju, pa sam pomislio da bi bilo dobro proučavati transport u vakuoli jer ne bih imao veliku konkurenciju. 

Osim toga, dok sam radio u laboratoriji dr. Edelmana, primetio sam da postoje brojni aktivni transportni sistemi  u vakuolarnoj membrani. Jedna od njih pumpa protone u vakuolu. Dakle, ipak sam postigao nekakav uspeh i na kraju konačno dobio svoju vlastitu laboratoriju. Ali tada sam imao 43 godine. Ne bih rekao da sam do tog trenutka imao jako uspešnu karijeru; imao sam mnogo poteškoća, ali sam uglavnom sâm bio krivac.”

Prvi put posmatranje procesa autofagije 

“Odlučio sam da proučavam litičku funkciju vakuole. U to vreme ništa se nije znalo o tome šta se i kako razgrađuje unutar same vakuole. Imao sam vrlo jednostavnu ideju: vakuola se može otkriti pod svetlosnim mikroskopom, a već su je smatrali “kantom za smeće” u kojoj se odvija razgradnja proteina. Dakle, mislio sam da će biti lako posmatrati morfološke promene u vakuolama ćelija koje su bile podvrgnute punoj degradaciji. Procesi ćelijske diferencijacije zahtevaju obimnu razgradnju proteina, pa sam tragao za onim drugačijim, vakuolama sa nedostatkom proteina, da bih uočio promene u vakuolnoj strukturi. Volim da naglasim kako ja u stvari volim da posmatram ćelije pod mikroskopom. Mikroskop nam može dati neke vrlo važne informacije o svakoj ćeliji, posebno o vakuoli, koju je prilično lako uočiti na staklu. Svi su verovali da je sinteza proteina važna za život, ali po mom mišljenju proteinska degradacija je jednako važna.”  

U značajnom eksperimentu, Osumi je pokušao da u ćelijama kvasca kod kojih nije započinjao proces razgradnje enzima pokrene proces autofagije. Primetio je da su ćelijske vakuole pune malih struktura koje se ne mogu rastvoriti, tzv. vezikule (unutarćelijske vrećice ovijene fosfolipidnom membranom koja čuva ili prenosi materije koje su se nakupile u vakuoli). Trebalo je nekoliko dana da shvati da je svedok stvaranja autofagozoma i fuzije vakuola. To je bila početna tačka njegovog rada na autofagiji kvasca. 

Sledeći koraci

“Geni su važni. Tokom 1991., jedan od moja prva dva diplomirana studenta je posmatrao pojedinačne mutante pod mikroskopom. Tako je primetio tog prvog mutanta kvasca sa autofagijom. Tada smo ga imenovali apg1-1, a sada se zove atg1. Očekivao sam da bismo mogli isti princip pregleda primeniti na pronalaženje više gena autofagije, jer je autofagija vrlo složen fenomen; pronašli smo 14 atg mutanata na ovaj način, pukim posmatranjem. 

Tada sam imao prilično malu laboratoriju, samo troje ljudi je radilo u njoj kad smo započeli genetsku analizu ATG gena. Uspeli smo brzo da kloniramo mnogo gena. Ali osim ATG1, koji kodira protein kinazu, svi ostali ATG geni bili su novi geni sa drugačijim sastavom aminokiselina. Sada bolje razumemo šta rade pojedinačni Atg proteini, ali još uvek ne razumemo kako pokreću stvaranje autofagozoma. Želimo da shvatimo kako se pojavljuje nova autofagozomska membrana, kako se izdužuje i kako se zatvara da postane autofagozom. Istovremeno radimo na analizi strukturne biologije Atg proteina i razumevanju njihove interakcije dok formiraju složenije sisteme. Ovi kompleksi su vrlo nepostojani, pa ih je teško proučavati. To su osnovna pitanja na kojima sada radimo”.

Savet za naučnike: “Dok sam bio mlad bavio sam se istraživanjem čim me zaokupi neka tema; ali mladi ljudi danas žele znati istog momenta hoće li im naučni članak biti od koristi za njihovu karijeru“, kaže Osumi, sedamdesetsedmogodišnji počasni profesor na „Tokijskom Institutu za tehnologiju“. “Meni se ne sviđa takav stav. Uvek sam govorio da je to ozbiljan problem za nova istraživanja. Ako želite objaviti običan naučni članak u poznatom časopisu, radite na popularnoj temi. To je u redu. Ali, ako počinjete novo istraživanje na neistraženom polja nauke, zato su vam potrebne decenije i decenije pisanja i rada.  

Nažalost, danas, barem u Japanu, mladi naučnici žele stalan posao, ne žele rizikovati. Većina ih se odlučuje za najpopularnija područja istraživanje jer smatraju da je to najlakši način da se rad objavi. Ali ja sam radio upravo suprotno od toga. Nisam baš takmičarski tip. Uvek tražim novi predmet za učenje, čak i ako nije toliko u trendu. Ako krenete od neke vrste same osnove nekog novog zapažanja, imaćete na čemu raditi do kraja života”.

Na kraju o značaju autofagije: Osumi procenjuje da je manje od 20 radova o autofagiji objavljivano godišnje u godinama kada je on počinjao da se bavi autofagijom. Sada se broj članaka o ovom fenomenu broji u hiljadama. Međutim, Osumi upozorava da autofagija ima mnogo funkcija i da je njena uloga u bolesti nejasna. Ipak, kao i svuda, i u Japanu se naučni radnici suočavaju sa problemom finansiranja. Državno finansiranje nije stalno niti sigurno, troškovi istraživanja stalno rastu. 

Osumi kaže da je imao sreće što je dobio sredstva od Ministarstva prosvete, kulture, sporta i nauke i tehnologije. Kako se istraživanje autofagije širi, Osumi namerava da nastavi posmatranje ćelija kvasca pod svojim mikroskopom sve dok može.

O autofagiji se poslednjih godina sve više govori i kod nas. Ako želite da saznate još pojedinosti vezanih za autofagiju, pogledajte video našeg personalnog trenera Milana Strongmana, klikom na ovaj link

Zanimljivosti o profesoru Osumi

  1. Jošinuri Osumi je četvrti japanski naučnik koji je dobio Nobelovu nagradu za medicinu i  dvadeset peti naučnik iz Japana koji je dobio neku Nobelovu nagradu.
  2. Prvi je naučnik čija je isključiva oblast istraživanja ćelijska razgradnja i reciklaža unutar nje zarad dalje sopstvene re-izgradnje. 
  3. Primarni predmet istraživanja profesora Osumija može pomoći u objašnjenju mnogih bolesti poput pojave raka ili neuroloških poremećaja (Parkinsovove bolesti ili Alchajmerove bolesti) jer se ovi poremećaji javljaju tamo gde postoje mutacije gena. Profesor Osumi tvrdi da će njegovo otkriće pomoći u otkrivanju mnogih novih bolesti u bliskoj budućnosti.
  4. Autofagija je prirodna odbrana našeg tela na period gladovanja. Otkriće profesora Osumija otvara sasvim nove prostore u razumevanju osnovne uloge autofagije u mnogim fiziološkim procesima poput adaptacije u toku gladovanja ili kao odgovor na pojavu nekih infekcija (deo iz izjave Nobelovog komiteta)
  5. Profesor je bio počastvovan prilikom dodele Nobelove nagrade i oslao poruku mladim naučnicima, ne samo u oblasti medicine: “Ne mogu svi biti uspešni u nauci, ali jednako je važno ostati u svom polju istraživanja i prihvatiti izazov”.

admin

Read Previous

Ranac za laptop jedno rešenje za više namena

Read Next

Zašto su važni saveti stručnjaka pri kupovini ili prodaji nekretnine?

Ostavi odgovor

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Neophodna polja su označena *