Нобелевская премия — 2019. Сегодня премию по медицине дали за открытие механизма адаптации клеток к кислороду

С 7 по 14 октября в Стокгольме проходит 118-я Нобелевская неделя. Сегодня, 7 октября, она  началась с вручения премии по физиологии и медицине.

Итак, Лауреатами нобелевской премии по медицине и физиологии в 2019 году стали британец сэр Питер Рэтклиф и американцы Уильям Келин-младший и Грегг Семенца. Премию присудили за исследования того, как клетки реагируют и адаптируются к изменениям уровня кислорода в окружающей среде.

Работа ученых раскрывает молекулярные механизмы, лежащие в основе того, как клетки адаптируются к изменениям в снабжении кислородом. Исследователи заложили основу для понимания того, как объем содержания кислорода влияет на клеточный метаболизм и на физиологические функции. Исследования ученых могут помочь в разработке новых стратегий в борьбе с анемией, раком и другими болезнями. Подробнее об этих исследованиях говорится в пресс-релизе Нобелевского комитета.

Уильям Келин-младший является профессором Гарвардской медицинской школы, сэр Питер Ретклифф — Оксфордского университета, а Грегг Семенца — Университета Джонса Хопкинса.

Ход исследований

Когда в организме млекопитающих отсутствует кислород, то повышается уровень гормона эритропоэтина, выделяемого почками, тем самым они стимулируют производство новых эритроцитов для доставки кислорода. Однако долгое время было неизвестно, как именно клетки чувствуют кислород.

Грегг Семенца изучал ген эритропоэтина и запуск его работы в ответ на гипоксию — кислородное голодание. Питер Рэтклиф независимо от него также изучал работу этого гена (последовательность нуклеотидов ДНК). Им удалось выяснить, что кислород регулирует его экспрессию (процесс, при котором наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок) в самых разных тканях организма, а не только в почках. Во время поиска посредника между накоплением кислорода и экспрессией гена эритропоэтина Семенца обнаружил HIF (hypoxia-inducing factor) — белковый комплекс, который связывается с ДНК напрямую.

В том случае, когда в клетках достаточно кислорода, HIF неактивен и быстро деградирует в цитоплазме клетки. Его уничтожают протеасомы — белковые машины. За их открытие в 2004 году тоже вручали Нобелевскую премию.

Протеасомы расщепляют белки, на которых появляется убиквитиновая метка. И здесь отличился третий лауреат этого года, Уильям Келин. Изучая болезнь Гиппеля-Линдау (генетическое заболевание, при котором чаще развиваются некоторые типы рака), Келин обнаружил, что в раковых клетках часто повышена экспрессия генов, связанных с гипоксией. Болезнь Гиппеля-Линдау связана с мутацией в гене VHL (сокр. от нем. Von Hippel–Lindau) . Келин выяснил, что одноименный белок VHL входит в состав протеасомы и участвует в убиквитинировании и, следовательно, расщеплении HIF.

Механизм, с помощью которого клетки реагируют на концентрацию кислорода, играет роль в развитии разных болезней человека. Например, пациенты с почечной недостаточностью страдают от анемии, поскольку почки не справляются с производством эритропоэтина. А многие опухоли, напротив, производят избыточное количество белков, связанных с гипоксией, чем стимулируют рост сосудов. Детальное понимание сигнального каскада, который лежит в основе этих событий, может помочь в разработке лекарств для усиления или подавления ответа на гипоксию в клетках.

В прошлом году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили ученые-иммунологи Джеймс Эллисон и Тасуку Хондзё за открытие терапии рака путем активации иммунного ответа.

В 2017 году награда досталась ученым из США Джеффри Холлу, Майклу Розбашу и Майклу Янгу за изучение молекулярных механизмов, регулирующих циркадные ритмы организма.

Начало «нобелевской недели»

Лауреата премии по медицине и физиологии определяет основанный в 1810 году Каролинский институт в Стокгольме. Члены Нобелевского комитета также могут приглашать для консультаций специалистов.

С вручения премии по физиологии и медицине стартовала «нобелевская неделя». Завтра, 8 октября, станет известен лауреат в области физики, 9 октября — химии. 10 октября объявят лауреатов в области литературы за 2018 и 2019 гг. Лауреата премии мира огласят 11 октября. Премию по экономическим наукам памяти Альфреда Нобеля, учрежденную с 1969 года Банком Швеции, присудят 14 октября.

В 2018 году размер Нобелевской премии увеличили до 9 млн шведских крон (менее $1 млн). В этом году сумма останется такой же. Церемония награждения лауреатов пройдет традиционно в Стокгольме 10 декабря. В этот день в 1896 году скончался шведский предприниматель и изобретатель, основатель премии Альфред Нобель.