Названы Нобелевские лауреаты 2017 года по медицине

 

 

 

Престижную международную награду за достижения в области медицины и физиологии получили американские ученые Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг – за открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадный ритм.

Новым лауреатам удалось приподнять завесу над внутренними часами клеток и показать механизм их действия, отмечает Нобелевский комитет. Открытие объясняет то, как люди, растения и животные приспосабливаются к разным фазам суточного цикла.

Физиология требует от нас приспособления к разному времени суток. Нам необходимы самозаводящиеся внутренние часы, которые управляют такими функциями, как сон, гормональный уровень, температура тела и обмен веществ. Наше самочувствие зависит от того, как мы сохраняем наш ритм, например в разных временных зонах, иначе возникает синдром смены часового пояса (джетлаг). Исследования показали наличие взаимосвязи между правильно функционирующим суточным ритмом и здоровьем.

 

 

 

Джеффри С. Холл (Jeffrey Hall) родился 3 мая 1945 г. в семье репортера агентства Ассошиэйтед Пресс. Детство провел в пригороде Вашингтона. В 1963 г. поступил в Амхерстский колледж в Массачусетсе, планируя в дальнейшем продолжить образование в направлении медицины. Позже заинтересовался генетикой, проводил опыты по рекомбинации и транслокации дрозофил, чем привлек к себе внимание профессоров. Его рекомендовали к поступлению в аспирантуру в отдел генетики Университета Вашингтона.

После защиты диссертации работал постдоком в Калифорнийском технологическом институте в лаборатории Сеймура Бенцера. С 1974 г. работает в Брандейском университете. Несколько раз имел длительные командировки в Университет Мэна.

Еще с колледжа Холл заинтересовался биологией дрозофилы. Его первым учителем был Филипп Ивз, ученик генетика Альфреда Стертеванта. Ивз научил Холла тонкостям работы с этим модельным объектом генетики. Руководителем Холла в Университете Вашингтона были другой специалист по дрозофиле Лоренс Сэндлер и Гершель Роман. С Сэндлером Холл изучал гены, контролирующие поведение хромосом при мейозе.

Начав с исследования классической и молекулярной генетики дрозофилы, Холл постепенно перешел к нейрогенетике, исследуя генетические основы полового поведения и биологических ритмов этих насекомых, а также их взаимодействие.

В 1984 г. Холл с сотрудниками клонировали ген period, мутации в котором нарушали циркадные ритмы у дрозофил. Ген кодировал неизвестный на то время белок. Изучая его взаимодействие с другими белками, ученый обнаружил механизм обратной связи, который обеспечивал колебания активности в нейронах дрозофилы. Гомологами этого гена у млекопитающих и человека являются PER1, PER2 и PER3.

Майкл Росбаш (Michael Morris Rosbash) родился 7 марта 1944 г. в Канзас-Сити, штат Миссури, в семье еврейских беженцев из нацистской Германии, прибывших в США в 1938 г. Отец, Альфред Росбаш, был синагогальным кантором. В 1946 г. семья переехала в Бостон (Ньютон). Мать, Хильде Росбаш, занималась научными исследованиями в области клинической цитопатологии.

Будучи школьником, Майкл Росбаш посещал лекции по биологии в Калифорнийском технологическом институте и работал в лаборатории Нормана Дэвидсона. Окончил Калифорнийский технологический институт со специализацией по химии в 1965 г., а в 1970 – отделение биофизики Массачусетского технологического института.

После трехлетней постдокторантуры по генетике в Эдинбургском университете был принят на работу в Брандейский университет (1974), где работает и до сих пор.

Майкл Янг (Michael Young) родился 28 марта 1949 г. Более трех десятилетий посвятил исследованию генетически контролируемых закономерностей сна и дневной деятельности у Drosophila melanogaster. На протяжении работы в Рокфелеровском университете он и его лаборатория внесли значительный вклад в хронобиологию, определив основные гены, связанные с регулированием внутренних часов, ответственных за цир­кадные ритмы. Он смог рас­крыть функцию периодного гена, необходимого для нормального функционирования цикла сна мушек. Лаборатории Янга также приписывают открытие нечасовых и удвоенных часовых генов, отвечающих за продуцирование белков, нео­бходимых для циркадного ритма. За свои работы Майкл Янг вместе с Джеффри Холлом и Майклом Росбашом получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за 2017 год.

 

 

 

Еще в 70-е годы прошлого века Сеймур Бензер (Seymour Benzer) и его ученик Рональд Конопка (Ronald Konopka) выдвинули гипотезу, согласно которой существует ген PER (period), который контролирует циркадный ритм у плодовых мушек. Однако как именно это происходит, ученые объяснить не смогли. Нобелевским лауреатам этого года удалось «заглянуть внутрь» биологических часов животных и растений, и их открытия объясняют, как живые организмы синхронизируют свой биологический ритм с вращением Земли.

Ученые обнаружили, что ген PER кодирует связанный с ним белок, который накапливается в клетке в течение ночи, а затем расходуется в течение дня. Впоследствии специалисты идентифицировали дополнительные белковые компоненты этого механизма. Подобным образом биологические часы функционируют как в клетках плодовых мушек, с которых начался эксперимент, так и в клетках других многоклеточных организмов, в т.ч. людей.

Ученые открыли секрет «внутренних часов клеток» и показали, как этот механизм функционирует. Автономные «внутренние часы» необходимы для адаптации и подготовки нашей физиологии для различных фаз дня, они контролируют сон, гормональный уровень, температуру и обмен веществ. Исследования показали, что хорошо работающие ритмы важны для здоровья человека.

Действительно, циркадные ритмы – это то, как организм реагирует в течение дня, как он различает день и ночь, другие периоды времени. От этого зависит наше настроение, потому что это гормоны; наше самочувствие, потому что это метаболизм и т.д.

По словам руководителя Лаборатории клеточных технологий Института общей генетики РАН Сергея Киселева, любой сбой в работе клеток может привести к весьма негативным последствиям: «Например, если человек работает в ночные смены, по циркадному ритму он должен в это время спать, а он борется. И если не начать контролировать эти ритмы, то это будет сказываться на профессиональной деятельности, работоспособность будет ухудшаться. Либо организм будет быстрее стареть, потому что часы будут чаще сбиваться. Представьте, что сотни часов в комнате идут в унисон, а одни вдруг начинают идти неправильно. Это может привести к тому, что клетка внутри организма станет отдельной, обособленной от других клеток, независимой. А на уровне организма это не очень хорошо, так как может привести к клеточной трансформации и даже к развитию злокачественных образований».

 

 

 

В данном открытии описано взаимодействие трех белков, которые регулируют внутри клетки смену дня и ночи. Если мы сможем влиять на эти белки тем или иным способом, регулируя и изменяя их концентрацию, мы сможем наш организм лучше, быстрее и безболезненнее адаптировать к смене дня и ночи, например во время длительных перелетов. И профессиональную деятельность мы, наверное, сможем выполнять лучше, если адаптируем наш циркадный ритм к нашему, предположим, ночному дежурству.

Церемония награждения лауреатов пройдет 10 декабря – в день кончины шведского предпринимателя и изобретателя Альфреда Нобеля. Четыре из пяти завещанных им премий – в области физиологии и медицины, физики, химии и литературы – вручат в Стокгольме. Премия мира, согласно воле ее основателя, вручается в этот же день, но в Осло.

Сумма каждой премии составит девять миллионов шведских крон (миллион долларов США).

Подготовила Александра Завидович

По материалам:
http://www.tryphonov.ru/tryphonov2/terms2/circyc.htm
http://tass.ru/nauka/4609199
https://www.rmj.ru/news/laureatami-nobelevskoy-premii-v-oblasti-fiziologii-i-meditsiny-stali-uchenye-iz-ssha