Bunka sa so zbytočnými časťami vysporiada ľahko – zjedením
— Lenka UherováPrvý októbrový týždeň sa ponesie v znamení prestížnych Nobelových cien. Tú prvú, udelenú za prínos vo fyziológii alebo medicíne, dnes získal japonský vedec Jošinori Ohsumi za objavenie mechanizmov autofágie.

Ilustračná fotografia, zdroj: pixabay.com/ the3cats
Japonský vedec Jošinori Ohsumi pôsobí na Tokyo Institute of Technology a špecializuje sa na výskum bunkovej biológie, konkrétne na mechanizmy autofágie. Cieľom tohto procesu je udržať v bunkách rovnováhu.
Ohsumiho objavy zásadne posunuli naše chápanie toho, ako bunka recykluje svoj obsah. Jeho výsledky podľa tlačovej správy Inštitútu Karolinska, ktorý cenu udelil, otvorili cestu k pochopeniu základného významu autofágie v mnohých fyziologických procesoch, ako sú prispôsobenie tela na hladovanie, či vysporiadanie sa s infekciou.
Upratujú si v sebe
Autofágia je evolučne veľmi starý proces. Samotné slovo pochádza z gréčtiny a doslova znamená „zjesť sám seba“. Bunky však pri autofágii nie sú kanibalmi tak úplne dobrovoľne. Na jej začiatku sú totiž vystavené hladu, a tak – aby prežili – začnú pojedať samé seba. Nezjedia ale všetko, recyklujú iba staré a poškodené časti, ktoré by mohli byť pre bunku škodlivé.
Aby bunka mohla neželaný obsah zničiť, uzavrie ho do dvojmembránového autofagozómu, pripomínajúceho uzavreté vrecúško. To bunka prepraví do recyklačného priestoru – lyzozómu, s ktorým sa „vrecúško“ zlúči, čo bunke poskytne výživu a nové prvky pre jej vlastné obnovovanie.
„Dlhú dobu sa predpokladalo, že autofágia je náhodný, neselektívny proces, ktorého hlavnou úlohou je poskytnúť bunke dostatok živín v čase nepriaznivých životných podmienok“, hovorí biologička Ingrid Bhatia z Katedry biochémie PvF UK.
V súčasnosti je podľa nej už zrejmé, že prostredníctvom autofágie si bunka „vyberá“ presné bunkové štruktúry a organely, ktoré pre ňu v daných podmienkach prestali byť potrebné, alebo sú poškodené a tým pádom aj potenciálne nebezpečné.
The organelle autophagosome engulfs cellular contents and fuses with the lysosome, where the contents are degraded. #NobelPrize 2016 pic.twitter.com/FBNpB5ksow
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 3, 2016
Naše bunky majú rôzne špecializované oddelenia. Jedným z takýchto oddelení sú lyzozómy, ktoré obsahujú enzýmy pre trávenie bunkového obsahu. V bunke bol objavený nový typ vačkov, ktorý sa nazýva autofagozóm. Ten pohltí bunkový obsah, napríklad poškodené proteíny a organely, ktoré sa napokon v lyzozóme degradujú na nižšie zložky. Tento proces poskytuje bunke živiny a stavebné časti k obnove.
Začínal s pekárenským droždím
„Proces autofágie bol popísaný na základe morfologických štúdií na cicavčích bunkách už v 50. rokoch minulého storočia, ale trvalo viac ako 25 rokov, kým boli identifikované prvé gény a izolované prvé proteíny potrebné pre tento proces,“ hovorí Ingrid Bhatia.
Tieto mechanizmy sa nakoniec podarilo odhaliť práve Jošinori Ohsumimu, a to pomocou šikovných experimentov, na ktoré využil pekárenské droždie, konkrétne kvasinky saccharomyces cerevisiae. Vďaka tým identifikoval 15 génov, ktoré sú pre autofágiu nevyhnutné.
Podľa Ingrid Bhatia sa poznatky, ktoré Jošinori Ohsumi získal na kvasinkách, dali uplatniť aj na cicavčie bunky. Ohsumiho objavy tak poskytli nástroj na štúdium mechanizmov a regulácie autofágie.
Proti čomu bojuje?
To, že autofágia dokáže bunku nielen zbaviť starých a škodlivých prvkov, ale vie jej aj veľmi rýchlo dodať energiu a nové stavebné časti, je obzvlášť kľúčové v extrémnych situáciách. To ale nie je všetko.
Ak naše bunky napadnú vírusy a baktérie, autofágia dokáže zakročiť aj proti votrelcom. Prispieva tiež k správnemu vývoju embrya a deleniu buniek. Zbavovanie sa poškodených proteínov a organel je navyše kľúčové pre vyrovnávanie sa s negatívnymi následkami starnutia.
Zdroj: Youtube
Poškodené a nefunkčné mitochondrie, jedny z najdôležitejších bunkových organel, sú napríklad spoločnou črtou mnohých neurodegeneratívnych ochorení, vrátane Parkinsonovej choroby. Narušenie autofágie tiež môže viesť k cukrovke 2. typu a k tvorbe nádorových ochorení. Mutácie v génoch autofágie môžu zas spôsobiť genetické ochorenia.
Ingrid Bhatia uvádza, že v súčasnosti sa vedci snažia odhaliť spôsob, akým bunka rozpozná a degraduje práve poškodené mitochondrie. S cieľom nájsť nové možnosti pre liečbu sa časť vedcov snaží identifikovať mitochondriálne zmeny, ktoré vedú k vzniku Parkinsonovej choroby.
„Toto všetko sa môže diať aj vďaka objavom Jošinoriho Ohsumiho, ktorého môžeme pokladať za otca autofagického výskumu v kvasinkách,“ dodáva Ingrid Bhatia na záver.
------------------------------------------------------------------------------------------------------
Nobelove ceny budú laureátom slávnostne odovzdané v deň výročia úmrtia Alfreda Nobela 10. decembra v Štokholme.
Zajtra okolo 11.45 hod. bude slávnostne vyhlásená Nobelova cena za fyziku. Priamy prenos z podujatia si môžete pozrieť tu.
Komentáre