Sejtek szállítórendszerével nyertek Nobelt

A 2013-as orvosi és élettani Nobel-díjat három tudósnak ítélték oda, akik a sejtek transzportfolyamatainak rejtélyét fejtették meg. Minden egyes sejt molekulákat állít elő és szállít, ilyen például a véráramba kerülő inzulin, vagy az idegsejtek közt áramló neurotranszmitterek is. Ezek a molekulák apró hólyagocskákban, úgynevezett vezikulákban közlekednek. A három Nobel-díjas tudós fedezte fel azokat a mechanizmusokat, amelyeknek köszönhetően ezek a csomagok mindig a megfelelő helyre kerülnek, a megfelelő időben.

Az amerikai Randy Schekman fedezte fel a vezikulák irányításáért felelős géneket, James Rothman a fehérjék anyagszállítással összefüggő mechanizmusát írta le, Thomas Südhof pedig a vezikulák tartalmának pontos célba juttatását szabályozó jeleket tárta fel. A három tudós által megismert transzportrendszer hibái különféle betegségekkel hozhatók összefüggésbe, többek közt a diabétesszel, az immunrendszer rendellenességeivel és idegrendszert érintő kórokkal.

A sejteknek ugyanolyan problémákat kell megoldaniuk, mint egy teherkikötőnek: különböző terméket kell leszállítani a megfelelő helyre, a megfelelő időben. A sejtek hormonokat, neurotranszmittereket, citokineket és enzimeket termelnek, amelyek egy részét a sejten belül kell célba juttatni, a többit azonban a sejten kívülre kell leszállítani. A sejtszervecskék között és a sejten kívülre egyaránt apró, membránnal lehatárolt hólyagocskák szállítják el a molekulákat. A Nobel-díjas tudósok arra a kérdésre találták meg a választ, hogy a vezikulák vajon honnan tudják, mikor és hová kell elvinniük a szállítmányukat.

Randy Schekman az 1970-es években kezdte tanulmányozni a sejtek transzportrendszerének genetikai hátterét. Élesztőkön modellezte a rendszer működését, és sikerült azonosítania olyan hibásan működő sejteket, amelyekben a vezikulák a sejt egy bizonyos részén halmozódtak fel. Rájött, hogy a torlódásnak genetikai okai vannak, és azonosítani tudta a hibás mutáción átesett géneket.

A szintén amerikai James Rothman az 1980-as és 90-es években emlősök sejtjeiben tanulmányozta a transzportrendszert, és talált egy fehérjét, amelynek segítségével a vezikulák egyesülni tudnak a célba vett membránnal. Ebben a folyamatban a vezikulán és a célmembránon lévő fehérjék közt olyan szoros kötés alakul ki, mint a cipzár két fele közt. Mivel a folyamatban részt vevő fehérjékből nagyon sokféle van, és csak bizonyos kombinációk közt alakul ki kötés, a rendszer tökéletesen alkalmas arra, hogy a molekulák mindig jó helyre kerüljenek. A sejten belüli szállítások és a sejt külső membránján kijuttatni kívánt csomagok esetében ugyanaz a mechanizmus működik.

A Schekman által élesztősejtekben azonosított gének egy része olyan fehérjéket kódol, amelyeknek a Rothman által leírt mechanizmusban van szerepük, így a tudósoknak a transzportrendszer ősi származását is sikerült bebizonyítani.

Pontos időzítés

A német Thomas Südhof kutatásai elsősorban az idegsejtek egymás közötti kommunikációra irányultak. A jelvivő molekulák, a neurotranszmitterek is a Rothman és Schekman által leírt módon közlekednek, de ezen vezikulák esetében az időzítés is fontos: csak akkor adhatják ki a szállítmányukat,  amikor az idegsejt jelet bocsát ki. Az már ismert volt, hogy kalciumionok állnak a folyamat hátterében, Südhof azonban az 1990-es években a jelátvitel részletes működését is feltárta. Azonosította azt a molekuláris gépezetet, amely reagálni tud a kalciumionokra, és arra utasítja a szomszédos fehérjéket, hogy gyorsan küldjék el a vezikulákat az idegsejt külső membránjához. Ott a csomag a már ismert mechanizmusok alapján kinyílik és a jelvivő molekulák kibocsátásra kerülnek.

A három Nobel-díjas a sejtműködés alapvető folyamatait fedezte fel, és hogy ezek a rendszerek ugyanúgy működnek a legkülönfélébb élőlényekben, az egyszerű élesztősejtekben és az emberben egyaránt. Kutatómunkájuk által számos fiziológiai folyamatot jobban megértettünk, és ma már tudjuk, hogy a vezikulák szállítórendszerének hibás működése áll számos betegség hátterében.

Titkos a többi jelölt

Az orvostudományi Nobel-díjat 1901 óta most 104. alkalommal ítélték oda összesen 204 tudósnak, 38 alkalommal kapta egy, 32 alkalommal két és 34 alkalommal három tudós megosztva. A 201 kitüntetettből 10 a nő, akik közül csak Barbara McClintock vehette át 1983-ban egyedül a díjat. 9 alkalommal nem ítélték oda.

Az eddigi legfiatalabb kitüntetett a 32 éves Frederick G. Banting volt 1923-ban, a legidősebb Peyton Rous, aki 87 éves volt, amikor 1966-ban neki ítélték a díjat. Családi díjazásban részesült 1947-ben a Cori házaspár, Gerty és Carl mindketten megkapták az orvosi Nobel-díjat. A díjazottak átlag életkora 57 év, a legidősebb élő kitüntetett az 1920-ban született Edmond H. Fischer amerikai tudós, aki 1992-ben kapta meg a díjat.

Érdekesség, hogy a többi jelölt kilétéről ötven évig nem közölhető információ, ennak lejártával derülhetett csak ki például, hogy Sigmund Freud osztrák pszichiátert 8 alkalommal jelölték, de egyszer se kapta meg a díjat.

Jön a többi díj

A díjak kihirdetése október 8-án a fizikai Nobellel folytatódik, amit 9-én, szerdán a kémiai díj követ. A béke Nobel-díj győztesét 11-én pénteken jelentik be. Az irodalmi Nobel bejelentésének időpontja még nem ismert.