Итоги № 42 (2013)

Третьим ученым, которому присудили премию по медицине и физиологии этого года, стал уроженец Германии Томас Зюдхоф. Сейчас он работает в США, в престижном Стэнфорде. Когда в 80-е годы он приступил к изучению везикул, основные открытия Ротмана и Шекмана были уже сделаны. Зюдхоф был нейробиологом и изучал передачу сигналов между нейронами. «К тому моменту в целом было ясно, что при этом происходит. Здесь работает тот же самый механизм транспорта веществ в клетках. В синапс — промежуток между мембранами нейронов всего в 30—50 нанометров — впрыскивается содержимое так называемых синаптических везикул, находящихся внутри окончаний нерва: они хорошо видны в электронный микроскоп, — рассказывает Лев Магазанник. — Из них выходит нейротрансмиттер — биологически активное химическое вещество, посредством которого осуществляется передача сигнала от одной нервной клетки к другой». Однако перед учеными оставалась неразрешимая проблема. Нейротрансмиттер должен выделиться из синаптических везикул и появиться в синаптической щели за считаные миллисекунды. Что обеспечивает такую скорость? «Нужно было получить ответ на вопрос: как работает белковый механизм, обеспечивающий слияние мембран пузырька и нервной клетки в месте высвобождения нейротрансмиттера, — говорит Магазанник. — Высказывалось много предположений. Некоторые, например, считали, что происходит взаимодействие по принципу kiss and run — «поцеловал и беги». Однако Зюдхоф доказал, что здесь действует иной физический механизм». Было известно, что этот процесс как-то связан с колебаниями концентрации кальция в цитоплазме клетки. Поэтому ученый решил проверить, как кальций влияет на высвобождение нейротрансмиттера в нейронах. Используя генномодифицированных лабораторных мышей, ему удалось найти два белка, реагирующих на концентрацию кальция. Один из них ограничивал взаимодействие везикулы с клеточной мембраной, другой быстро запускал этот процесс. Кроме того, Зюдхоф нашел еще один белок — Munc18-1, роль которого в передаче сигналов между нейронами была решающей. Лабораторные мыши с выключенным геном, кодирующим этот белок, вообще не выделяли нейротрансмиттер. Так пазлы картинки совпали, и была разгадана еще одна загадка, связанная с древней транспортной системой клетки.

Понять и излечить

«Нынешние лауреаты сделали, пожалуй, самое интересное, о чем может мечтать ученый, — открыли элементарный механизм, лежащий в основе организации работы клетки», — говорит Лев Магазанник. «Многие вещи, связанные с этим открытием, настолько фундаментальны, что воспринимаются сегодня как нечто само собой разумеющееся, — считает руководитель отдела эпигенетики Института общей генетики РАН Сергей Киселев. — Однако дело обстояло совсем не так несколько десятилетий тому назад». Ученые не сомневаются: покопавшись в транспортной системе клетки, можно пролить свет на природу многих болезней. С ее нарушением, например, связана природа ботулизма и столбняка: вызывающие их бактерии портят белки, участвующие в формировании синаптических везикул. В результате блокируется выброс нейромедиаторов и возникает паралич. Руководитель лаборатории перспективных исследований мембранных белков МФТИ Георг Бюльдт связывает с нынешним нобелевским открытием определенные надежды. «Понимание механизмов везикулярного транспорта может приблизить нас к решению проблемы некоторых типов рака, включая рак легких, простаты, молочной железы. Есть надежда на новые подходы к лечению диабета второго типа», — считает он. Ведь эта болезнь возникает не только из-за дефектов выделения инсулина клетками поджелудочной железы, но и из-за нарушений транспорта глюкозы в мышцах и жировых клетках. Однако главные открытия будут связаны с передачей импульсов между нейронами. По-прежнему нет лечения от болезней Паркинсона и Альцгеймера, других нейродегенеративных заболеваний. Однако речь не только об этом. Нервная система связана с широким спектром функций организма: от контроля аппетита и кровяного давления до производства противовоспалительных цитокинов и выработки инсулина. Сейчас в США и Европе исследователи изучают эту проблему. Есть надежда, что вскоре будут созданы биоэлектронные лекарства, способные воздействовать на передачу импульсов между клетками. И без понимания механизмов клеточного транспорта тут, конечно, не обойтись. Тема очень горяча: в этом году будет учреждена премия за достижения в биоэлектронной медицине практически нобелевского веса — миллион долларов. Впрочем, это дела уже совсем другого поколения ученых. А нынешние лауреаты свою задачу выполнили.

Увядшая роза / Общество и наука / Общество

Увядшая роза

/ Общество и наука/ Общество

Как строительные амбиции чиновников растоптали московскую розу ветров