פרס נובל לרפואה ופיסיולוגיה 2016 - ליושינרי אושומי (Ohsumi) על תרומתו לחקר ה-autophagy

החוקר היפני יושינרי אוסומי ביצע בשנות ה-90 סדרה של ניסויים בשמרים שבאמצעותם זיהה את הגנים האחראים לתהליך האוטופגיה - "אכילה עצמית" וכיצד הם פועלים. הוא גם הראה שהתהליך זהה גם בתאים שלנו. מחקרי המשך לממצאים שלו, הובילו להבנת חשיבות האוטופגיה בהסתגלות למצבי עקה וכתגובה להתפתחות מחלות. מוטציות בגנים של האוטופגיה עשויות להתבטא במחלות סרטניות ונוירולוגיות.

בתנאי עקה, כהרעבה או הדבקה בפתוגנים, כאשר בתא יש תצמידי חלבונים, ואף אברונים, שאינם שימושיים יותר או ש"התבלו" והוחלפו בחדשים, חשוב לסלק אותם בהקדם למדור המתאים שיפרק אותם, הליזוזום, ושמרכיביהם יחזרו במהירות למאגר התאי ושהתא יוכל להשתמש בהם כדי התאושש. זה תהליך האוטופגיה (autophagy - מיוונית "אכילה עצמית"). גם חלק מהפתוגנים מסולקים בדרך זו.

ההכרות עם התהליך החלה בשנות ה-60 של המאה הקודמת, כשכריסטיאן דוב (Duve - שאף זכה בפרס נובל בשנת 1974 על גילוי הליזוזום) דיווח לראשונה על עטיפת מטבוליטים, ואף אברונים שלמים בשקיות ממברניות, להן הוא קרא אוטופגוזומים (autophagosomes), והובלתן אל הליזוזום, אך המנגנון המדוייק של התהליך נשאר לא מוכר, עד לסדרת הניסויים של אושומי בשנות ה-90.

במקביל, התגלתה ונחקרה המערכת של היוביקוויטין והפרוטאוזום, עליה קיבלו ב-2004 החוקרים הישראלים אהרון צ'חנובר ואברהם הרשקו את פרס נובל לכימיה, ביחד עם שותפם האמריקאי ארווין רוז (Rose). המערכת הזו מסלקת וממחזרת באופן שגרתי חלבונים קטנים, אך היא לא נותנת מענה לחלבונים גדולים, לקומפלקסים חלבוניים ולגופיפים גדולים יותר.

יושינרי אושומי (Ohsumi)  נולד ב-1945 בפוקוקה שביפן.  ב-1974 הוא סיים את הדוקטורט שלו באוניברסיטת טוקיו. לאחר השתלמות בתר דוקטורלית בארצות הברית חזר ליפן, ועבד שם במספר אוניברסיטאות וכיום (מ-2009) הוא חוקר במכון הטכנולוגי של טוקיו.

יושינרי אושומי בשנת 2015
המקור: אתר ממשלתי ביפן

אושומי החל ב-1988 לחקור מיחזור של חלבונים בחלולית (vacuole) של תאי השמר, בה מתבצעים גם תפקודי הליזוזום המוכרים בתאים שלנו. הוא איתר מוטנטים של שמרים שפגועים בתהליך האכילה העצמית על-ידי הרעבת השמרים ואיתור אלה שצברו בחלולית אוטופגזומים שלא התפרקו. וזה ניתן בקלות לצפייה במיקרוסקופ. ב-1992 התפרסם המאמר הראשון שלו בנושא.

אוטופגוזום במיקרוסקופ אלקטרונים - ניתן לראות בתוכו שני מיטוכונדריה ובועיות שמקורן ברשתית התוך הפלסמית
המקור - המעבדה של נובורו מיצושימה, באוניברסיטת טוקיו

אושומי הצליח לאפיין אלפי מוטנטים שונים וזיהה 15 גנים שונים (היום כבר מוכרים כ-40) . הוא אפיין את סדר הפעולה של תוצריהם. שרשרת הפעלה ויצירת האוטופגוזומים מתוארת סכימתית באיור הבא.

המקור - ההודעה לעיתונות באתר פרסי הנובל

אושומי גם הוכיח שמערכת כזו קיימת גם בתאים איקריוטים אחרים, כולל תאי אדם. בתאי היונקים יש למערכת האוטופגיה  חשיבות, מלבד בתנאי עקה, גם בתהליכי התמיינות של תאים בעובר וביצור הבוגר.

פגמים בגנים של האוטופגיה נקשרו למחלות כמו פרקינסון, סכרת מסוג 2, מחלות תלויות גיל נוספות ואף לגידולים ממאירים.

על גילוי ואפיון התהליך הוענק לאושומי הפרס היוקרתי.

לקריאה נוספת

ההודעה לעיתונות באתר פרסי הנובל 

המעבדה של נובורו מיצושימה (Mizushima), משותפיו למחקר של אושומי, בפקולטה לרפואה של מאוניברסיטת טוקיו

מאמר מסכם - על הביולוגיה המולקולרית של האוטופגיה - בכתב העת Annual Reviews of Cell and Develpmental Biology 

פורסם לראשונה באתר מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה, 5 באוקטובר 2016. עודכן.