При желании Нобелевский комитет можно ругать за необъективность, за нерасторопность или даже за раздачу премий авансом. Но в одном комитет упрекнуть никак нельзя: в Каролинском институте умеют хранить интригу. Решение в номинации по физиологии и медицине это только подтверждает: премию вручили Ёсинори Осуми, отметив его очень важные, но уже довольно старые работы по аутофагии. Так что мы по-прежнему не знаем, достанется ли в этом году следующая, химическая премия, кому-то из первооткрывателей таких «ультрамодных» вещей, как система CRISPR, оптогенетика или лекарства от рака на основе химерных рецепторов. А может быть, дело вовсе не в сохранении интриги, а в простом посыле: важность вашей работы для науки никак не зависит от того, насколько «горяча» тема, над которой вы работаете. В таком случае судьба Ёсинори Осуми как нельзя лучше иллюстрирует этот тезис.

Биографию Осуми нельзя назвать насыщенной экстраординарными событиями. Он родился в 1945 году в Фукуоке, в 1963 году поступил в Университет Токио и там же работает до сих пор. После получения кандидатской степени и до возвращения на родину он работал в США, в Институте Рокфеллера. Первый научный интерес Осуми был связан с механизмом инициации трансляции — процессом, с которого начинается синтез белка в рибосоме. Забавно, что известность и нынешнюю премию ему принесли работы, полностью противоположные по теме. А именно о том, как белки и другие молекулы разрушаются и завершают свой жизненный цикл в клетке.

Нынешняя премия присуждена Осуми с формулировкой «за открытие механизма аутофагии». Здесь прежде всего надо пояснить, что сам термин «аутофагия» был сформулирован гораздо раньше, — в год, когда Осуми только поступил в университет. Автором термина стал Кристиан де Дюв, бельгийский цитолог и биохимик. И тоже, кстати, нобелевский лауреат — ему премия досталась гораздо раньше, еще в 1974 году («за открытия, касающиеся структурной и функциональной организации клетки»).

Появлению понятия аутофагии предшествовал забавный эксперимент, который де Дюв проводил в начале 50-х годов. Бельгиец занимался исследованием механизма действия инсулина и в ходе своей работы получал в центрифуге разные фракции из экстрактов печени (в те времена центрифуги были вообще очень модными штуками и казались чуть ли не вершиной технологического развития). Один из ферментов, за которым следил де Дюв, после центрифугирования экстракта неожиданно пропадал из цитоплазмы. Однако стоило фракции постоять несколько дней в холодильнике, как энзиматическая активность неожиданно возвращалась. Весьма необычно, если учитывать, что выделенные из клетки ферменты со временем как правило не приобретают, а довольно быстро теряют свою активность.

Исследуя этот феномен, де Дюв постепенно выяснил, что далеко не все клеточные ферменты плавают прямо внутри клетки, в цитозоле. Как оказалось, довольно значительная их часть существует отдельно, в специальных, окруженных мембранами органеллах, которые исследователь назвал лизосомами (разрушением лизосом как раз и объяснялось «воскрешение» ферментативной активности). И одной из важнейших функций лизосом де Дюв провозгласил как раз аутофагию — т. е. способность клеток разрушать и переваривать собственное содержимое.

Прежде чем двинуться дальше, следует пояснить, что с лизосомами есть некая терминологическая путаница, связанная во многом с тем, что поначалу их исследовали чисто описательными, цитологическими методами. Лизосомой в узком смысле называется окруженный мембраной внутриклеточный пузырек, который наполнен ферментами, как правило очень любящими кислую среду. Внешне такой же пузырек, который клетка захватывает из внешней среды, называется фагосомой, а процесс ее формирования — фагоцитозом. Когда лизосома сливается с фагосомой, ферменты из первой переходят во вторую и получается единый пузырек, вторичная лизосома — так, например, происходит внутриклеточное пищеварение у амеб или у наших защитных клеток фагоцитов.

Поделиться

Однако

в основе аутофагии лежит немного другой

процесс — образование из мембранных пузырьков аутофагосом,

которые окружены не одинарной, а двойной

мембраной. В аутофагосому попадает не

внешнее, как у фагосомы, а внутренне

содержимое. Когда такая аутофагосома

сливается с лизосомой, внутренняя

мембрана разрушается и в

конце концов все сводится к тому же

самому процессу — начинается

такое же внутриклеточное пищеварение,

как и в случае с амебой и бактериями.

С самого начала было понятно, что аутофагия может иметь важную роль в контроле качества внутриклеточных молекул и вообще в обновлении организма. А следовательно, механизмы аутофагии могут быть непосредственно связаны с патологическими нарушениями этих процессов, которые требуют лечения. Однако биологи 60-х и 70-х годов были слишком заняты открытием таких вещей, как фундаментальные основы репликации, установление структуры рибосом и определение механизма синтеза белка. Обращать внимание на такие «вторичные» вещи, как внутриклеточная уборка мусора, никому не хотелось. В результате такого пренебрежения в теме исследования аутофагии после работ Кристиана де Дюва и до прихода Ёсинори Осуми почти ничего интересного и не произошло. Было ясно, что аутофагия наблюдается у ядерных организмов почти повсеместно, плюс к этому были открыты некоторые факторы, которые ее либо стимулируют, либо ингибируют. На главные вопросы: как регулируется аутофагия, как появляются аутофагосомы, какие гены и белки вовлечены в этот процесс, — у биологов ответа не было.

Если попробовать свести секрет научного успеха Ёсинори Осуми к каким-то простым максимам, то их, пожалуй, будет всего две: беритесь за тему, на которую никто не обращает внимания, и из всех возможных выбирайте самый простой объект.

До Осуми аутофагию пытались изучать на мышах, культурах человеческих и животных клеток и других подобных системах. Японец же выбрал обычные пекарские дрожжи, Saccharomyces cerevisiae, — самые простые, самые изученные и самые удобные для генетических манипуляций эукариотические организмы. Дальнейшая логика его работы была следующая: если мы хотим точно определить молекулярный механизм аутофагии, нам нужно найти белки, которые его осуществляют. Чтобы найти эти белки, надо «поймать» гены, поломка которых приводит к остановке аутофагии. А чтобы найти такие гены, нужно найти подходящий способ, который позволил бы быстро и надежно узнать — нарушена аутофагия у данного конкретного мутантного штамма дрожжей или нет. Желательно, на глаз.

Полный текст далее.