Нобелевскую премию по медицине дали за аутофагию. В чем прорыв? Объясняет доктор биологических наук Константин Северинов

3 октября Нобелевский комитет назвал имя лауреата премии по физиологии и медицине. В 2016 году им стал профессор Токийского технологического университета Йосинори Осуми — за «открытия в области аутофагии клеток». Японец с конца 1980-х изучает процесс «самопоедания клеток» — и первым во всем мире с помощью дрожжей смог выявить комплекс генов, которые за него отвечают. Доктор биологических наук, профессор Сколковского института науки и технологий Константин Северинов объяснил «Медузе», за что Осуми дали Нобелевскую премию.

Что такое аутофагия?

Клетка — это живой организм, она растет, в ней постоянно нарабатываются новые белки и другие вещества. Это позволяет ей поддерживать себя и время от времени делиться: так из одной клетки получаются две, четыре и так далее. Параллельно с ростом в клетке все время что-то портится, стареет, требует замены. Отработавшие свой срок части она должна каким-то образом перерабатывать, чтобы затем делать новые, — фактически сама себя есть. Это и есть аутофагия — с греческого переводится как «себя есть».

Осуми открыл аутофагию?

Нет, само явление было открыто еще в середине XX века, но до работ Осуми не было известно, является ли оно контролируемым — и если да, то какие гены отвечают за этот процесс.

Более 60 лет назад цитологи, наблюдавшие за крупными клетками млекопитающих в микроскопы, заметили, что в лизосомах (это такие маленькие пузырьки внутри клетки, в которых содержится большое количество токсичных веществ, способных перерабатывать различные сложные молекулы) иногда обнаруживаются куски самой клетки, так называемых органелл. То есть на свалках или станциях по переработке, которыми являются лизосомы, обнаружили куски вроде как «нормального» клеточного материала. Позже, в значительной степени благодаря работам Осуми, стало понятно, что это обычный процесс рециркуляризации (переработки) отслуживших свое органелл.

Зачем клетки сами себя едят?

Всякий раз, когда клетка переживает какой-нибудь стресс, например голодание, процесс аутофагии активируется. Делается это для того, чтобы прокормиться за счет накопленных ранее излишков, извлекая из них энергию, пока условия опять не вернутся в норму. Вообще, клетка может контролировать, когда она себя ест. Например, аутофагия может активироваться при попадании в клетку бактерий или вирусов. Некоторые патогенные бактерии активно с этим борются, выключают аутофагию пораженных ими клеток.

При чем тут дрожжи?

Йосинори Осуми получил Нобелевскую премию, изучая не рак и даже не человека, а дрожжи. Обычные пищевые дрожжи, с помощью которых делают пиво. Это излюбленная и хорошо отработанная модель для генетики высших организмов, к которым относимся и мы с вами. У дрожжей очень удобно и относительно просто изучать, какой ген за какую функцию отвечает, — с людьми все сложнее.

Только для того, чтобы воспользоваться простой дрожжевой моделью, Осуми сначала пришлось показать, что у дрожжей вообще есть аутофагия, ведь это было неизвестно. А дальше — дело техники: в течение короткого времени он выявил множественные гены, продукты которых необходимы для того, чтобы в дрожжах шел этот процесс. Чуть позже оказалось, что точно такие же гены есть у человека, носорога, жирафов — у всех организмов, клетки которых, в отличие от бактерий, содержат ядро. В клетке человека содержится около 20 тысяч генов, разные наборы которых ответственны за разные вещи. Набор генов, ответственный за аутофагию, был выявлен на дрожжах.

Первые две из четырех статей Осуми, которые Нобелевский комитет приводит как основополагающие для выдачи премии, были опубликованы в журналах невысокого уровня. Это говорит о том, что ученый долгие годы занимался тем, что остальным было совершенно неинтересно, — все в это время гонялись за раком или еще какой-нибудь модной на тот момент темой.

Это прекрасная иллюстрация того, что наука — не конвейер на фабрике. Ученые изучают неизведанное, и знать, в каком направлении надо работать, чтобы совершить открытие, нам не дано. 

Почему это важно?

Аутофагия как процесс переваривания клетки самой себя в контролируемых условиях в зависимости от внешних признаков в принципе может быть использована в медицинских целях. Например, если найдется какой-нибудь умелец, который придумает, как активировать аутофагию в раковых клетках, то мы получим ценный подход для лечения рака. Но это вряд ли произойдет в ближайшем будущем.