Нобелевская премия по физиологии или медицине вручена американцам и немцу

Нобелевская неделя 2013 года началась в понедельник 7 октября присуждением премии по физиологии или медицине - хотя провести тут границу бывает, как правило, непросто, в данном случае речь безусловно идет о физиологии. Итак, лауреатами стали двое американцев - Джеймс Ротман (James E. Rothman) и Ренди Шекман (Randy W. Schekman) - и немец Томас Зюдхоф (Thomas C. Südhof). По традиции, секретарь Нобелевской ассамблеи при Каролинском институте в Стокгольме Йёран Ханссон (Göran K. Hansson) объявил мотивировку решения о награждениях на пяти языках, включая русский. В нынешнем году она звучала так: "за открытия в области регулирования движения пузырьков - основной транспортной системы в клетках". Как и в прошлые годы, переводчик на русский и на сей раз оказался не вполне компетентным: речь тут должна была идти не о каких-то загадочных пузырьках, а о внутриклеточных везикулах… Впрочем, к этому мы еще вернемся, а пока - коротко о новоиспеченных лауреатах.

Коротко о лауреатах: Ренди Шекмане,..

Самый старший из троицы - Ренди Шекман: ему вскоре исполнится 65 лет. Он родился 30 декабря 1948 года в Сент-Поле, штат Миннесота. В 1970 году в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе Шекман получил степень бакалавра по специальности "молекулярная биология", пятью годами позже в Стэнфордском университете защитил диссертацию по специальности "биохимия". После очень непродолжительной работы в Калифорнийском университете в Сан-Диего Шекман начал преподавательскую деятельность на кафедре биохимии в Калифорнийском университете в Беркли. Там он выполнил те самые работы, что удостоились теперь высшей в научном мире награды, там он трудится и сегодня, с 1989 года занимая должность профессора молекулярной и клеточной биологии. Научные достижения Шекмана отмечены множеством почетных премий, включая Ласкеровскую. Ученый получил известность также в качестве главного редактора авторитетного американского научного журнала PNAS.

Джеймсе Ротмане...

Джеймс Ротман моложе Шекмана на 2 года. Он родился 3 ноября 1950 года в Хейверхилле, штат Массачусетс. Степень бакалавра Ротман получил в 1971 году в Йельском колледже. После этого он поступил в аспирантуру Гарвардского университета на специальность "медицина", где в 1976 году и защитил свою диссертацию - но только по специальности "биохимия". В отличие от Шекмана, вся научная деятельность которого протекала в Калифорнии, Ротман изрядно покочевал по стране, довольно часто меняя место работы. После защиты диссертации в Гарварде он несколько лет преподавал в Массачусетском технологическом институте, в 1984 году получил должность профессора в Стэнфордском университете в Калифорнии, четырьмя годами позже перебрался в Принстонский университет в Нью-Джерси, еще через три года возглавил программу по клеточной биохимии и биофизике Института Слоуна-Кеттеринга при Мемориальном онкологическом центре в Нью-Йорке.

В 2004 году Ротман стал профессором физиологии и клеточной биофизики Колумбийского университета и директором тамошнего Центра химической биологии. С 2008 года он занимает должность профессора биомедицины Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут. Как и его старший коллега Шекман, Ротман удостоился множества научных премий, включая Ласкеровскую. Некоторые из этих премий были присуждены им совместно.

...и Томасе Зюдхофе

Томас Зюдхоф - самый младший из троицы нынешних лауреатов: ему всего 58 лет. Он родился 22 декабря 1955 года в Геттингене в Западной Германии. Изучал медицину сначала в Рейнско-вестфальской высшей технической школе в Ахене, затем в Гарвардском университете. В 1982 году Зюдхоф защитил диссертацию в Институте биофизической химии Общества Макса Планка в родном Геттингене, а вскоре после этого перебрался в США, в отделение молекулярной генетики Юго-западного медицинского центра Техасского университета в Далласе. Там он работал под руководством будущих нобелевских лауреатов Майкла Стюарта Брауна (Michael Stuart Brown) и Джозефа Голдстейна (Joseph L. Goldstein). В 1991 году Зюдхоф стал профессором молекулярной генетики Техасского университета, а с 2008 года и по сегодняшний день занимает должность профессора молекулярной и клеточной физиологии, психиатрии и неврологии Стэнфордского университета.

Везикулярный транспорт

Итак, в чем же состоят выдающиеся научные достижения новоиспеченных лауреатов? В том, что они открыли и описали универсальный для всех живых организмов механизм, посредством которого происходит перенос веществ внутри клетки. Ведь любая живая клетка производит различные белки, одни из которых выполняют определенные функции внутри этой же клетки, другие же идут, так сказать, "на экспорт". Но в любом случае эти молекулы должны каким-то образом перемещаться внутри клетки, оказываясь строго в нужный момент в нужном месте, иначе клетка не сможет нормально функционировать. Благодаря работам нынешних нобелевских лауреатов ученые сегодня знают, что эта внутриклеточная транспортировка веществ осуществляется посредством везикул - микроскопических пузырьков с липидной мембраной.

Начало исследованиям в этом направлении положил Шекман: в 1970-х годах он выявил ряд генетических мутаций, влияющих на транспортный механизм в клетках дрожжей.

Высочайшая точность в пространстве...

Ротман вел свои исследования в 1980-х и 1990-х годах, модельным организмом для него служили млекопитающие. Ученый выявил белковые комплексы, благодаря которым везикула могла "причалить" и отдать свое содержимое лишь в строго определенном месте, поскольку только там молекулы белков на мембране везикулы и на мембране мишени совпадали как две половины застежки-молнии. Заодно оказалось, что белки этих комплексов кодируются теми же генами, что были выявлены и изучены Шекманом у дрожжей. Таким образом, получил подтверждение универсальный характер механизма везикулярного транспорта.

...и во времени

Но если пространственная точность доставки нужных молекул обеспечивается белковыми комплексами, то чем обеспечивается ее временная точность? Это выяснил Зюдхоф, изучая взаимодействие нервных клеток. Нейромедиаторы - сигнальные вещества - доставляются от одного нейрона к другому везикулами в соответствии с механизмом, описанным Шекманом и Ротманом, но отдать свое содержимое везикулы должны лишь в строго определенный момент, когда возникает необходимость в передаче нервного сигнала. Поскольку уже было известно, что важную роль в этом процессе играют ионы кальция, Зюдхоф взялся за поиски чувствительных к кальцию белков на мембране нервных клеток, что и позволило ему обнаружить тот самый молекулярный механизм, который открывает везикулу в нужный момент.

Открытия нынешних лауреатов уже сегодня находят применение в клинической медицине: на изученных ими особенностях и закономерностях везикулярного транспорта основаны некоторые методы диагностики.