1. Autofagija

Imamo lijek koji je tu koji je svima nama dostupan, koji ima veoma izraženo terapijsko i preventivno dejstvo. Toliko je značajan i blizu nas i toliko močan da je zbog otkriča njegovih terapijskih efekata a i zbog dokaza kako taj lijek djeluje 2016 godine Japanski naučnik Yoshinori Ohsumi je dobio nobelovu nagradu zbog otkriča ovog lijeka.
Yoshinori Ohsumi je otkrio ljekovitost ovog lijeka, pokazao kako taj ljek djeluje i samim tim i dokazao njegove terapijske efekte.

2. ZDRAVI OBROCI – dr Dragan Ivanov

3. Ukratko

Šta je autofagija?

Riječ autofagija potječe od grčke riječi auto- , što znači „ja“ i fagein , što znači „jesti“ Dakle, autofagija označava “samo-jedenje”. Ovaj je koncept nastao tokom 1960-ih, kada su istraživači prvi put primijetili da ćelija može uništiti vlastiti sadržaj tako da ga zatvori u membrane, formirajući vreće poput vreće koje su se prevezle u odjeljak za recikliranje, nazvan lizosom,za degradaciju. Poteškoće u proučavanju ovog fenomena značile su da se malo zna, sve dok Yoshinori Ohsumi u nizu briljantnih eksperimenata ranih 1990-ih nije koristio pekarski kvasac za identifikaciju gena neophodnih za autofagiju. Potom je objasnio osnovne mehanizme autofagije u kvascima i pokazao da se slična sofisticirana mašinerija koristi u našim ćelijama.

Šta je otkrio Yoshinori Ohsumi ?

Ohsumijeva je otkrila da će do nove paradigme u našem razumijevanju kako će reciklirati svoj sadržaj. Njegova otkrića otvorila je razumijevanje temeljnih važnosti autofagija u mnogim fiziološkim procesima, poput prilagodbe na gladovanje ili reakcije na infekciju. Mutacije u genima autofagije mogu dozrijevati bolest, autofagični proces uključuje se u nekoliko stanja, uključujući rak i neurološku bolest.

4. Degradacija

med-press
Slika 1: Naše će biti različite odeljke. Lizosomi čini jedan takav odjevni predmet i sadrži enzime za razgradnju ćelijskih sadržaja. Primećena je nova vrsta vezikula nazvana autofagosom unutar ćelije. Kako se autofagosom oblikuje, na gutaće će biti sadržane, poput oštećenih proteina i organela. Konačno, stapa se s lizosomom, gdje se sadržaj razgraničava u manje sastavne dijelove. Ovaj postupak će osigurati hranjive sastojke i gradnje blokova za obnovu.

Centralna funkcija u svim živim ćelijama

Sredinom 1950. naučnici su primijetili novi specijalizirani ćelijski odjeljak, nazvan organela, koji sadrži enzime koji probavljaju bjelančevine, ugljikohidrate i lipide. Ovaj specijalizovani odjeljak naziva se ” lizosomom”“I funkcioniše kao radna stanica za razgradnju ćelijskih sastojaka. Belgijski znanstvenik Christian de Duve dobitnik je Nobelove nagrade za fiziologiju ili medicinu 1974. za otkriće lizosoma. Nova opažanja tokom 1960-ih pokazala su da se velike količine staničnog sadržaja, pa čak i cijelih organela, mogu naći ponekad u lizosomima. Stoga se činilo da ćelija ima strategiju za isporuku velikog tereta u lizosome. Daljnja biokemijska i mikroskopska analiza otkrila je novu vrstu vezikula koji transportuje stanični teret u lizosom radi razgradnje (Slika 1). Christian de Duve, naučnik koji stoji iza otkrića lizosoma, skovao je termin autofagija, „samo-jedenje“, kako bi opisao taj proces. Nove vezikule nazvane su autofagosomi .

1970-ih i 1980-ih

Tokom 1970-ih i 1980-ih istraživači su se fokusirali na rasvetljavanje drugog sistema koji se koristi za razgradnju proteina, odnosno “proteasoma”. U okviru ovog istraživačkog područja Aaron Ciechanover, Avram Hershko i Irwin Rose dobitnici su Nobelove nagrade za hemiju 2004. za “otkriće razgradnje proteina posredovane ubikvitinom”. Proteasom efikasno razgrađuje bjelančevine jedan po jedan, ali ovaj mehanizam nije objasnio kako se ćelija riješila većih proteinskih kompleksa i istrošenih organela. Može li postupak autofagije biti odgovor i, ako je tako, koji su bili mehanizmi?

5. Prepoznavajući eksperiment

Slika 2: U kvascu (lijeva ploča) veliki odjeljak zvan vakuola odgovara lizosomu u stanicama sisara. 
Ohsumi je stvorio kvasac kojem nedostaju vakuološki razgradni enzimi. 
Kada su ove ćelije kvasca gladovale, autofagosomi se brzo nakupljaju u vakuoli (srednja ploča). 
Njegov eksperiment pokazao je da autofagija postoji u kvascima. 
Kao sljedeći korak, Ohsumi je proučavao hiljade mutanta kvasca (desni panel) i identificirao 15 gena koji su neophodni za autofagiju.

Yoshinori Ohsumi bio je aktivan u raznim istraživačkim oblastima, ali kada je pokrenuo vlastiti laboratorij 1988., svoje napore je usmjerio na razgradnju proteina u vakuoli, organela koja odgovara lizosomu u ljudskim ćelijama. Ćelije kvasca relativno su jednostavne za proučavanje i stoga se često koriste kao model za ljudske ćelije. Posebno su korisni za identifikaciju gena koji su važni u složenim staničnim putovima. Ali Ohsumi se suočio s velikim izazovom; Ćelije kvasca su male i njihove se unutarnje strukture ne mogu lako razlikovati pod mikroskopom, pa je on bio neizvjestan postoji li autofagija uopće u ovom organizmu. Ohsumi je zaključio da ako on može ometati proces razgradnje u vakuoli dok je proces autofagije aktivan, tada bi se autofagosomi trebali akumulirati unutar vakuole i postati vidljivi pod mikroskopom. Stoga je uzgajao mutirani kvasac koji nedostaje vakuolarne razgradne enzime i istovremeno stimulirao autofagiju izgladnjujući stanice. Rezultati su bili upečatljivi! U roku od nekoliko sati vakuole su bile ispunjene malim vezikulama koje nisu razgrađene (Slika 2). Vezikule su autofagosomi i Ohsumijev eksperiment dokazao je da autofagija postoji u ćelijama kvasca. Ali što je još važnije, on je sada imao metodu za prepoznavanje i karakterizaciju ključnih gena koji su uključeni u ovaj proces. Ovo je bio veliki proboj i Ohsumi je rezultate objavio 1992. godine.

6. Otkriveni su geni za autofagiju

Slika 3: Ohsumi je proučavao funkciju proteina kodiranih ključnih genima autofagija. 
Objasnio je kako su stresni signali pokreću autofagiju i mehanizam koji proteini i proteinski kompleksi promiču različite faze stvaranja autofagosoma.

Ohsumi je sada iskoristio svoje konstruisane sojeve kvasca u kojima su se tokom gladovanja akumulirali autofagosomi. Do ove akumulacije ne bi trebalo doći ako su geni važni za autofagiju bili inaktivirani. Ohsumi je izložio ćelije kvasca hemikaliji koja je nasumično uvela mutacije u mnogim genima, a potom je izazvao autofagiju. Njegova strategija je djelovala! U roku od godinu dana otkrio je autofagiju u kvascima, Ohsumi je identificirao prve gene koji su neophodni za autofagiju. U svom slijedećem nizu elegantnih studija proteini kodirani ovim genima bili su funkcionalno karakterizirani. Rezultati su pokazali da autofagiju kontrolira kaskada proteina i proteinskih kompleksa, od kojih svaki reguliše poseban stadij pokretanja i stvaranja autofagosoma (Slika 3).

7. Autofagija – suštinski mehanizam u našim ćelijama

Nakon identifikacije mašina za autofagiju u kvascima, ostalo je ključno pitanje. Da li je postojao odgovarajući mehanizam za kontrolu ovog procesa kod drugih organizacija? Ubrzo je postalo jasno da će u našem ćelijama djelovati gotovo identični mehanizmi. Sada su bili istraživački alati za istraživanje važnosti autofagija kod ljudi.

Zahvaljujući Ohsumiju i drugima, sada znamo da autofagija kontrolira važne fiziološke funkcije gdje ćelijske komponente trebaju biti razgrađene i reciklirane. Autofhagija može brzo osigurati gorivo za energiju i gradivne blokove za obnovu ćelijskih komponenti, te je stoga bitna za stanični odgovor na gladovanje i druge vrste stresa. Nakon infekcije, autofagija može eliminirati invaziju na unutarćelijske bakterije i viruse. Autofagija doprinosi razvoju embrija i diferencijaciji ćelija. Stanice se takođe koriste autofagijom za uklanjanje oštećenih proteina i organela, mehanizma kontrole kvaliteta koji je kritičan za suzbijanje negativnih posledica starenja.

Poremećena autofagija povezana je sa Parkinsonovom bolešću, dijabetesom tipa 2 i drugim poremećajima koji se pojavljuju u starijih osoba. Mutacije u genima autofagije mogu uzrokovati genetsku bolest. Poremećaji autofagijske mašinerije takođe su povezani sa karcinomom. Trenutno se intenzivno istražuju kako bi se razvili lijekovi koji mogu ciljati na autofagiju kod različitih bolesti.

Autofagija je poznata više od 50 godina, ali njen temeljni značaj u fiziologiji i medicini prepoznat je tek nakon istraživanja pomjeranja paradigme Yoshinori Ohsumi u devedesetima. Za svoja otkrića dobitnik je Nobelove nagrade u 2016 godini za fiziologiju ili medicinu.

Izvor

Zdravlje i život