Uyqu fani: nega tibbiyot bo'yicha Nobel mukofoti berildi. Tibbiyot bo'yicha Nobel mukofoti sirkadiyalik ritmlar mexanizmlarini kashf etgani uchun berildi Biologiya yoki tibbiyot bo'yicha Nobel mukofoti

Erdagi hayot sayyoraning o'zi va Quyosh atrofida aylanishini o'rnatadigan ritmga bo'ysunadi. Aksariyat tirik organizmlar ichki "soatlarga" ega - bu ritmga muvofiq yashashga imkon beradigan mexanizmlar. Xoll, Rosbash va Yang qafasga qarashdi va biologik soat qanday ishlashini ko'rishdi.

Drosophila chivinlari namunali organizmlar bo'lib xizmat qilgan. Genetiklar hasharotlar hayotining ritmini boshqaradigan genni aniqlashga muvaffaq bo'lishdi. Ma'lum bo'lishicha, u tunda hujayralarda to'planib, kun davomida asta-sekin utilizatsiya qilinadigan oqsilni kodlaydi. Keyinchalik sirkadiyalik ritmlarni tartibga solishda ishtirok etadigan yana bir qancha oqsillar topildi. Endi biologlar uchun kun tartibini tartibga soluvchi mexanizm barcha tirik organizmlarda, o'simliklardan tortib, odamlargacha bir xil ekanligi ayon bo'ldi. Ushbu mexanizm kunning vaqtiga qarab o'zgarib turadigan faoliyatni, gormonlar darajasini, tana haroratini va metabolizmni nazorat qiladi. Xoll, Rosbash va Young kashfiyotlaridan buyon turmush tarzining "biologik soat" tomonidan belgilanganidan to'satdan yoki doimiy og'ishlari sog'liq uchun qanchalik xavfli bo'lishi haqida ko'p ma'lumotlar paydo bo'ldi.

Tirik mavjudotlarning "vaqt tuyg'usi" borligi haqidagi birinchi dalil 18-asrda paydo bo'lgan: keyin frantsuz tabiatshunosi Jan Jak d'Xortu de Mayran mimoza ertalab gullarni ochishda va kechqurun yopilishini ko'rsatdi, hatto u erda bo'lsa ham. tunu kun qorong'u.Keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, nafaqat o'simliklar, balki hayvonlar, jumladan, odamlar ham kun vaqtini his qiladilar.Kun davomida fiziologik ko'rsatkichlar va xatti-harakatlarning davriy o'zgarishi sirkadiyalik ritmlar - lotincha deb ataldi. taxminan- doira va o'ladi- kun.

O'tgan asrning 70-yillarida Seymur Benzer va uning shogirdi Ronald Konopka Drosophilada sirkadiyalik ritmlarni boshqaradigan genni topdilar va uning davrini aniqladilar. 1984 yilda Bostondagi Brandelis universitetida ishlaydigan Jeffri Xoll va Maykl Rosbash va Nyu-Yorkdagi Rokfeller universitetida Maykl Yang genni ajratib olishdi. davr, va keyin Xoll va Rosbash unda kodlangan protein, PER, nima qilishini aniqladilar - va u kechasi hujayrada to'planadi va kun bo'yi sarflanadi, shuning uchun siz uning kontsentratsiyasi bo'yicha kun vaqtini baholashingiz mumkin.

Bu tizim, Xoll va Rosbash tomonidan taklif qilinganidek, o‘zini-o‘zi tartibga soladi: PER oqsili davr genining faolligini bloklaydi, shuning uchun oqsil sintezi uning ko‘p bo‘lishi bilanoq to‘xtaydi va oqsil iste’mol qilinishi bilanoq davom etadi. Qolgan narsa, oqsilning hujayra yadrosiga qanday kirib borishi haqidagi savolga javob berish edi - axir, u faqat genning faolligiga ta'sir qilishi mumkin.

1994 yilda Young sirkadiyalik ritmlar uchun muhim bo'lgan ikkinchi genni topdi, u TIM oqsilini kodlaydi, bu PER oqsilining yadro membranasini kesib o'tishiga va davr genini blokirovka qilishga yordam beradi. Boshqa gen ikki martalik, DBT oqsili uchun mas'ul bo'lib chiqdi, bu PER oqsilining to'planishini sekinlashtiradi - shuning uchun uning sintezi va ular orasidagi pauza aylanishi 24 soat davom etadi. Keyingi yillarda boshqa ko'plab genlar va oqsillar topildi - "biologik soat" ning nozik mexanizmining qismlari, shu jumladan "qo'llarni silkitish" imkonini beradiganlar - faolligi yorug'likka bog'liq bo'lgan oqsillar.

Sirkadiyalik ritmlar tanamiz hayotining turli tomonlarini, shu jumladan genetik darajada tartibga soladi: ba'zi genlar kechasi, ba'zilari esa kunduzi faolroq. 2017 yilgi laureatlarning kashfiyotlari tufayli sirkadiyalik ritmlarning biologiyasi keng ilmiy intizomga aylandi; Har yili turli xil turlarda, jumladan, odamlarda "biologik soat" qanday ishlashi haqida o'nlab ilmiy maqolalar yoziladi.

Fiziologiya yoki tibbiyot bo'yicha Nobel mukofoti. AQShdan bir guruh olimlar uning egasi bo'lishdi. Maykl Yang, Jeffri Xoll va Maykl Rosbash sirkadiyalik ritmni boshqaradigan molekulyar mexanizmlarni kashf etgani uchun mukofotga sazovor bo'ldi.

Alfred Nobelning vasiyatiga ko‘ra, mukofot bu sohada “kim muhim kashfiyot qilgan”ga beriladi. TASS-DOSSIER tahririyati ushbu mukofot va uning laureatlarini taqdirlash tartibi haqida material tayyorladi.

Sovrinlarni topshirish va nomzodlarni ko'rsatish

Mukofotni topshirish uchun Stokgolmda joylashgan Karolinska institutining Nobel assambleyasi mas'uldir. Assambleya institutning 50 nafar professor-o‘qituvchilaridan iborat. Uning ishchi organi Nobel qo'mitasidir. U assambleya tomonidan o'z a'zolari orasidan uch yil muddatga saylanadigan besh kishidan iborat. Assambleya qo'mita tomonidan tanlangan nomzodlarni muhokama qilish uchun yiliga bir necha marta yig'iladi va oktyabr oyining birinchi dushanbasida ko'pchilik ovoz bilan laureatni saylaydi.

Mukofotga turli mamlakatlar olimlari, jumladan, Karolinska instituti Nobel assambleyasi aʼzolari hamda Nobel qoʻmitasidan maxsus taklifnoma olgan fiziologiya va tibbiyot hamda kimyo boʻyicha Nobel mukofotlari sohiblari nomzodlar koʻrsatish huquqiga ega. Nomzodlar sentyabrdan keyingi yilning 31 yanvarigacha taklif qilinishi mumkin. 2017-yilda mukofot uchun 361 kishi da’vogarlik qilmoqda.

Laureatlar

Mukofot 1901 yildan beri berilib kelinmoqda. Birinchi laureat nemis shifokori, mikrobiolog va immunolog Emil Adolf fon Bering bo'lib, u difteriyaga qarshi immunizatsiya usulini ishlab chiqdi. 1902 yilda mukofot bezgakni o'rgangan Ronald Rossga (Buyuk Britaniya) berildi; 1905 yilda - sil kasalligining qo'zg'atuvchilarini o'rgangan Robert Koch (Germaniya); 1923 yilda - insulinni kashf etgan Frederik Banting (Kanada) va Jon MakLeod (Buyuk Britaniya); 1924 yilda - elektrokardiografiya asoschisi Villem Eynxoven (Gollandiya); 2003 yilda Pol Lauterbur (AQSh) va Piter Mansfild (Buyuk Britaniya) magnit-rezonans tomografiya usulini ishlab chiqdilar.

Karolinska institutining Nobel qo'mitasi ma'lumotlariga ko'ra, eng mashhur mukofot hali ham penitsillinni kashf etgan Aleksandr Fleming, Ernest Chain va Govard Flori (Buyuk Britaniya) ga berilgan 1945 yilgi mukofotdir. Ba'zi kashfiyotlar vaqt o'tishi bilan o'z ahamiyatini yo'qotdi. Ular orasida lobotomiya usuli, ruhiy kasalliklarni davolashda qo'llaniladi. Portugaliyalik Antonio Egas-Moniz 1949 yilda uning rivojlanishi uchun mukofotga sazovor bo'ldi.

2016-yilda mukofot yapon biologi Yoshinori Oxsumiga “autofagiya mexanizmini kashf etgani uchun” (hujayra undagi keraksiz tarkibni qayta ishlash jarayoni) berildi.

Nobel veb-saytiga ko'ra, bugungi kunda mukofot sovrindorlari ro'yxatida 211 kishi bor, ulardan 12 nafari ayollar. Mukofotlanganlar orasida ikki hamyurtimiz bor: fiziolog Ivan Pavlov (1904; ovqat hazm qilish fiziologiyasi sohasidagi faoliyati uchun) va biolog va patologoanatom Ilya Mechnikov (1908; immunitet bo‘yicha tadqiqotlari uchun).

Statistika

1901-2016 yillarda fiziologiya yoki tibbiyot bo'yicha mukofot 107 marta berilgan (1915-1918, 1921, 1925, 1940-1942 yillarda Karolinska institutining Nobel assambleyasi laureatni tanlay olmadi). 32 marta mukofot ikki laureat va 36 marta uchta laureat o'rtasida taqsimlangan. G‘oliblarning o‘rtacha yoshi 58 yosh. Eng yoshi kanadalik Frederik Banting, u 1923 yilda 32 yoshida mukofot olgan, eng keksasi 87 yoshli amerikalik Frensis Peyton Rouz (1966).

Dushanba kuni Stokgolmda har yili o'tkaziladigan Nobel haftaligi fiziologiya yoki tibbiyot bo'yicha mukofot g'oliblarini e'lon qilish bilan boshlandi. Ushbu nominatsiya bo'yicha 2017 yil uchun mukofot tadqiqotchilar Maykl Rosbash va Maykl Yangga berilgani uchun

sirkadiyalik ritmlarni boshqaradigan molekulyar mexanizmlarning kashf etilishi - kun va tunning o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan turli xil biologik jarayonlar intensivligidagi tsiklik tebranishlar.

Yerdagi hayot sayyoraning aylanishiga moslashgan. O'simliklardan tortib to odamgacha bo'lgan barcha tirik organizmlar organizmning kun davomida atrof-muhitdagi o'zgarishlarga moslashishini ta'minlaydigan biologik soatga ega ekanligi uzoq vaqtdan beri aniqlangan. Bu boradagi ilk kuzatishlar eramizning boshlarida olib borilgan bo‘lsa, 18-asrda chuqurroq izlanishlar boshlandi.

20-asrga kelib, o'simliklar va hayvonlarning sirkadiyalik ritmlari to'liq o'rganildi, ammo "ichki soat" qanday ishlashi sir bo'lib qoldi. Bu sirni amerikalik genetiklar va xronobiologlar Xoll, Rosbash va Yang kashf qilishgan.

Meva chivinlari tadqiqot uchun namunali organizmga aylandi. Tadqiqotchilar guruhi ularda biologik ritmlarni boshqaradigan genni topishga muvaffaq bo'ldi.

Olimlar bu gen tunda hujayralarda to‘planib, kunduzi yo‘q bo‘lib ketadigan oqsilni kodlashini aniqladi.

Keyinchalik ular "hujayra soati" ni o'z-o'zini boshqarish uchun mas'ul bo'lgan boshqa elementlarni aniqladilar va biologik soat boshqa ko'p hujayrali organizmlarda, shu jumladan odamlarda ham xuddi shunday ishlashini isbotladilar.

Bizning ichki soatlarimiz fiziologiyamizni kunning butunlay boshqa vaqtlariga moslashtiradi. Bizning xatti-harakatlarimiz, uyqu, metabolizm, tana harorati va gormonlar darajasi ularga bog'liq. Bizning farovonligimiz ichki soatning ishlashi va atrof-muhit o'rtasida nomuvofiqlik mavjud bo'lganda yomonlashadi. Shunday qilib, tana uyqusizlik, charchoq va bosh og'rig'i bilan vaqt zonasining keskin o'zgarishiga ta'sir qiladi. Jet-lag bir necha o'n yillar davomida kasalliklarning xalqaro tasnifiga kiritilgan. Turmush tarzi va tana tomonidan buyurilgan ritmlar o'rtasidagi nomuvofiqlik ko'plab kasalliklarni rivojlanish xavfini oshiradi.

Ichki soatlar bilan hujjatlashtirilgan birinchi tajribalar 18-asrda frantsuz astronomi Jan-Jak de Meran tomonidan amalga oshirilgan. U mimoza barglari oqshom chog‘ida osilib, ertalab yana tarqalib ketishini aniqladi. De Meran o'simlik yorug'liksiz o'zini qanday tutishini sinab ko'rishga qaror qilganida, mimoza barglari yorug'likdan qat'i nazar tushib, ko'tarilganligi ma'lum bo'ldi - bu hodisalar kunning o'zgarishi bilan bog'liq edi.

Keyinchalik, olimlar boshqa tirik organizmlarda ham tanani kun davomida sharoit o'zgarishiga moslashtiradigan shunga o'xshash hodisalar mavjudligini aniqladilar.

Ular sirkadiyalik ritmlar deb atalgan, ular circa - "atrofida" va o'lim - "kun" so'zlaridan kelib chiqqan. 1970-yillarda fizik va molekulyar biolog Seymur Benzer sirkadiyalik ritmlarni boshqaradigan genni aniqlash mumkinmi, degan savol bilan qiziqdi. U buni amalga oshirishga muvaffaq bo'ldi, genga davr deb nom berildi, ammo boshqaruv mexanizmi noma'lum bo'lib qoldi.

1984 yilda Xoll, Roybash va Yang uni taniy olishdi.

Ular kerakli genni ajratib olishdi va u kun vaqtiga qarab hujayralardagi u bilan bog'liq bo'lgan oqsilni (PER) to'plash va yo'q qilish jarayoni uchun javobgar ekanligini aniqladilar.

Tadqiqotchilarning navbatdagi vazifasi sirkadiyalik tebranishlar qanday paydo bo'lishini va saqlanib qolishini tushunish edi. Xoll va Rosbash oqsilning to'planishi genning ishlashiga to'sqinlik qiladi va shu bilan hujayralardagi oqsil miqdorini tartibga soladi.

Ammo genning ishlashini blokirovka qilish uchun sitoplazmada ishlab chiqarilgan oqsil genetik material joylashgan hujayra yadrosiga etib borishi kerak. Ma'lum bo'lishicha, PER haqiqatan ham tunda yadroga qo'shiladi, lekin u qanday qilib u erga boradi?

1994 yilda Young normal sirkadiyalik ritmlar uchun zarur bo'lgan TIM oqsilini kodlaydigan yana bir vaqtsiz genni kashf etdi.

U TIM PER bilan bog'langanda, ular hujayra yadrosiga kirishi mumkinligini aniqladi, bu erda ular geribildirim inhibisyonu orqali davr genini blokirovka qiladi.

Ammo ba'zi savollar hali ham javobsiz qoldi. Masalan, sirkadiyalik tebranishlar chastotasini nima boshqargan? Keyinchalik Young PER oqsilining to'planishini kechiktiradigan DBT oqsilining shakllanishi uchun mas'ul bo'lgan yana bir genni kashf etdi. Bu kashfiyotlarning barchasi tebranishlar 24 soatlik kunlik tsiklga qanday moslashtirilganligini tushunishga yordam berdi.

Keyinchalik Xoll, Roybash va Yang avvalgilarini to'ldiradigan va takomillashtiradigan yana bir nechta kashfiyotlar qilishdi.

Masalan, ular davr genini faollashtirish uchun zarur bo'lgan bir qator oqsillarni aniqladilar, shuningdek, ichki soatning yorug'lik bilan sinxronlash mexanizmini ham ochib berdilar.

Bu sohada Nobel mukofoti uchun eng ehtimoliy nomzodlar virusolog Yuan Chang va uning eri, onkolog bo'lib, Kaposi sarkomasi bilan bog'liq bo'lgan 8-turdagi gerpes virusini kashf etgan; Fosfoinositid 3-kinaz fermentlarining signalizatsiya yo'llarini kashf etgan va ularning o'simta o'sishidagi rolini o'rgangan professor Lyuis Kantli, miyani tasvirlash usullari bilan olingan ma'lumotlarni tahlil qilishga katta hissa qo'shgan professor.

2016-yilda yaponiyalik Yoshinori Oxsumi avtofagiya mexanizmini – hujayra ichidagi chiqindilarni parchalanish va qayta ishlash jarayonini kashf etgani uchun mukofotni qo‘lga kiritdi.

2017-yil 2-oktabr kuni Nobel qo‘mitasi fiziologiya yoki tibbiyot bo‘yicha 2017-yilgi Nobel mukofoti laureatlari nomini e’lon qildi. 9 million shved kroni amerikalik biologlar Jeffri C. Xoll, Maykl Rosbash va Maykl V. Yang tomonidan biologik soatning molekulyar mexanizmini, ya'ni organizmlar hayotining cheksiz aylanali sirkadiyalik ritmini kashf etgani uchun teng taqsimlanadi. odamlar.

Millionlab yillar davomida hayot sayyoraning aylanishiga moslashdi. Bizda kunning vaqtini oldindan biladigan va moslashadigan ichki biologik soat borligi uzoq vaqtdan beri ma'lum. Kechqurun uxlashni xohlayman, ertalab esa uyg'onishni xohlayman. Gormonlar qonga qat'iy ravishda jadvalga muvofiq chiqariladi va insonning qobiliyatlari / xatti-harakati - muvofiqlashtirish, reaktsiya tezligi ham kunning vaqtiga bog'liq. Ammo bu ichki soat qanday ishlaydi?

Biologik soatning kashfiyoti 18-asrda mimoza barglari kunduzi Quyosh tomon ochilib, kechasi yopilishini payqagan frantsuz astronomi Jan-Jak de Meranga tegishli. U o'simlik zulmatda qo'yilsa, o'zini qanday tutishi haqida hayron bo'ldi. Ma'lum bo'lishicha, mimoza qorong'ida ham rejaga amal qilgan - go'yo uning ichki soati bor edi.

Keyinchalik bunday bioritmlar boshqa o'simliklar, hayvonlar va odamlarda topilgan. Sayyoradagi deyarli barcha tirik organizmlar Quyoshga ta'sir qiladi: sirkadiyalik ritm yerdagi hayotga, sayyoradagi barcha hayotning metabolizmiga mahkam o'rnatilgan. Ammo bu mexanizm qanday ishlashi sirligicha qoldi.

Nobel mukofoti laureatlari meva chivinlaridagi kundalik biologik ritmni boshqaruvchi genni ajratib oldilar (odamlar va pashshalarda umumiy ajdodlar mavjudligi sababli ko‘plab umumiy genlar mavjud). Ular 1984 yilda birinchi kashfiyotlarini qilishgan. Topilgan genga nom berildi davr.

Gen davr tunda hujayralarda to'planib, kunduzi yo'q bo'lgan PER oqsilini kodlaydi. PER protein kontsentratsiyasi sirkadiyalik ritmga muvofiq 24 soatlik jadvalda o'zgaradi.

Keyin ular oqsilning qo'shimcha tarkibiy qismlarini aniqladilar va sirkadiyalik ritmning o'z-o'zini ta'minlaydigan hujayra ichidagi mexanizmini to'liq ochib berishdi - bu noyob javobda PER oqsili gen faolligini bloklaydi. davr, ya'ni PER o'z sintezini bloklaydi, lekin kun davomida asta-sekin buziladi (yuqoridagi diagrammaga qarang). Bu o'z-o'zini ta'minlaydigan cheksiz aylanish mexanizmi. Boshqa ko'p hujayrali organizmlarda ham xuddi shunday printsip asosida ishlaydi.

Gen, tegishli oqsil va ichki soatning umumiy mexanizmi kashf etilgandan so'ng, jumboqning yana bir nechta bo'lagi yo'q edi. Olimlar PER oqsili kechalari hujayra yadrosida to'planishini bilishgan. Shuningdek, ular sitoplazmada tegishli mRNK ishlab chiqarilishini bilishgan. Protein sitoplazmadan hujayra yadrosiga qanday tushishi aniq emas edi. 1994 yilda Maykl Yang boshqa genni kashf etdi abadiy TIM oqsilini kodlaydigan , ichki soatning normal ishlashi uchun ham zarur. U isbotladiki, agar TIM PERga biriktirilsa, u holda bir juft oqsil hujayra yadrosiga kirib, gen faolligini bloklaydi. davr, shunday qilib PER protein ishlab chiqarishning cheksiz aylanishini yopadi.

Ma'lum bo'lishicha, bu mexanizm bizning ichki soatimizni kunning vaqtiga juda aniqlik bilan moslashtiradi. U tananing turli muhim funktsiyalarini, jumladan, inson xatti-harakatlarini, gormonlar darajasini, uyquni, tana haroratini va metabolizmni tartibga soladi. Agar tashqi sharoitlar va uning ichki biologik soati o'rtasida vaqtinchalik nomuvofiqlik bo'lsa, masalan, turli vaqt zonalarida uzoq masofalarga sayohat qilganda, odam o'zini yomon his qiladi. Bundan tashqari, turmush tarzi va tana soati o'rtasidagi surunkali nomuvofiqlik turli kasalliklar, jumladan diabet, semirish, saraton va yurak-qon tomir kasalliklari xavfining oshishi bilan bog'liqligi haqida dalillar mavjud.

Keyinchalik Maykl Yang boshqa genni aniqladi ikki martalik, hujayradagi PER oqsilining to'planishini sekinlashtiradigan va tananing 24 soatlik kunga aniqroq moslashishiga imkon beruvchi DBT oqsilini kodlash.

Keyingi yillarda hozirgi Nobel mukofoti laureatlari sirkadiyalik ritmdagi boshqa molekulyar komponentlarning ishtirokini batafsil yoritib berishdi, ular gen faollashuvida ishtirok etadigan qo‘shimcha oqsillarni topdilar. davr, shuningdek, yorug'lik biologik soatni tashqi muhit sharoitlari bilan sinxronlashtirishga qanday yordam berish mexanizmlarini aniqladi.

Chapdan o'ngga: Maykl Rozbash, Maykl Yang, Jeffri Xoll

Ichki soat mexanizmini o'rganish to'liq emas. Biz faqat mexanizmning asosiy qismlarini bilamiz. Sirkadiyalik biologiya - ichki soat va sirkadiyalik ritmni o'rganish - alohida tez rivojlanayotgan tadqiqot sohasi sifatida paydo bo'ldi. Va bularning barchasi hozirgi uchta Nobel mukofoti sovrindorlari tufayli sodir bo'ldi.

Mutaxassislar bir necha yil davomida sirkadiyalik ritmlarning molekulyar mexanizmi Nobel mukofotiga sazovor bo'lishini muhokama qilishdi - va endi bu voqea nihoyat sodir bo'ldi.