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大隅良典为何获得2016年诺贝尔医学奖 ?

日本分子细胞生物学家大隅良典(Yoshinori Ohsumi)因发现自体吞噬(autophagy)的机制而获得今年的诺贝尔医学奖。 (Ken Ishii/Getty Images)

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【大纪元2016年10月04日讯】2016年诺贝尔生理学或医学奖于10月3日揭晓,来自东京工业大学的研究者大隅良典(Yoshinori Ohsumi)因发现自体吞噬(autophagy)的机制而获得此奖。让很多人感到好奇的是,这个细胞自体吞噬有何特别之处大隅良典为何获得2016年诺贝尔医学奖 ?大隅良典为何获得2016年诺贝尔医学奖 ??大隅良典对此研究有何贡献?

自体吞噬是细胞中一种降解和再生细胞组分的基本细胞过程,词语“autophagy”源自希腊词语“auto-”和吞噬(phagein),前者意思是“自我”(self),而后者的意思则是“去吃”,而自噬表示的就是“自己把自己吃掉”(self eating)。

自体吞噬这种概念是20世纪60年代提出来的,当时科学家们首次观察到细胞能够通过将自身内容物裹入到膜结构中来破坏内容物,从而形成袋装的囊泡结构,这种囊泡结构能够被运输到再循环小泡结构中进行降解,这种小泡结构称之为溶酶体。但研究这种现象的困难性,使得到迄今为止科学家们对此知之甚少。

直到20世纪90年代早期,研究者大隅良典进行了一系列实验,他利用面包酵母进行研究,鉴别出于对自体吞噬作用非常重要的关键基因,随后他进行了大量研究,阐明了酵母细胞中自体吞噬作用发生的分子机制,并且也在人类的机体细胞中发现了类似更为复杂的机制。

一项突破性的实验

大隅良典从事于多项领域的研究,但从1988年建立实验室开始,他就开始重点关注于细胞液泡中蛋白质降解机制的研究,细胞液泡是和人类细胞溶酶体相对应的一种特殊细胞器,酵母细胞相对更容易研究一些,因为其经常作为科学家们研究人类细胞的良好模型,尤其是酵母细胞能够被用于鉴别对复杂细胞通路非常关键的基因;但大隅良典面临着一项挑战,那就是酵母细胞非常小,而且在显微镜下细胞中的内在结构并不容易被区分,同时研究者也并不确定是否在酵母细胞中存在自体吞噬的过程,他推断,是否能在自体吞噬过程处于活性状态时干扰液泡中的降解过程,随后自噬体就会在液泡中积累,这样一来就能够在显微镜下观察到。

随后研究者大隅良典培养了缺失液泡降解酶类的酵母突变体,同时通过使得细胞饥饿来刺激自体吞噬作用的发生,结果非常惊人!随着时间过去,细胞液泡中慢慢充满了小型的囊泡结构,而且这些囊泡结构并不会被降解;这些囊泡结构就是自噬体,而且研究者的实验证明了在酵母细胞中的确存在自体吞噬过程,尽管该过程非常重要,如今大隅良典仅有一种方法来鉴别参与自体吞噬过程的关键基因并且对其进行特性研究,这是一项突破性的发现,1992年研究者大隅良典表了相关的研究结果。

自体吞噬基因被发现

研究者的实验结果表明,自体吞噬过程存在于酵母细胞中,紧接着,大隅先生对成千上万个酵母突变体进行了研究,并且鉴别出了对自体吞噬过程非常重要的基因。

如今研究者大隅良典利用其工程化的酵母菌株进行研究,即在饥饿状态下能够积累自噬体的酵母细胞;如果对自体吞噬作用重要的基因处于失活状态下自噬体的积累过程并不会发生,于是大隅先生将酵母细胞暴露于一种特殊的化学物中,这种化学物能够随机引发多种基因发生突变,随后研究者就能够诱导酵母细胞发生自噬作用,在发现酵母细胞中存在自噬过程的一年内,研究者大隅良典还鉴别出了第一批对自噬作用非常重要的基因,在接下来的一系列研究中,研究者对这些基因所编码的蛋白质的功能进行了特性研究和描述,结果表明,自体吞噬过程能够被一系列级联的蛋白质和蛋白质复合体所控制,每一种蛋白质或蛋白质复合体都能够调节自噬体开始和形成的不同阶段的发生。

酵母中存在与哺乳动物细胞中的溶酶体类似的“空泡”结构。大隅先生发现的酵母突变体缺乏空泡降解酶。当这类酵母细胞处于饥饿时,自噬体迅速在空泡中积累。他的实验证明了自噬过程在酵母中存在。他后续研究了数千酵母突变体,并确定了自噬过程必不可少的15个基因。

大隅良典1945年出生于日本福冈市。 1974年获东京大学博士学位。 1988年,他结束了在美国纽约洛克菲勒大学的科学研究,回到日本建立了自己的实验室。他现任综合研究大学院大学名誉教授、基础生物学研究所名誉教授、东京工业大学前沿研究机构特聘教授。

大隅良典教授的开创性研究,为人们准确理解在许多不同生理过程中,特别是饥饿或者细胞受到感染的情况下,细胞自噬的重要功能,意义重大。不难想像,如果自噬过程无法正常进行,就会导致多种疾病。这些疾病包括癌症、帕金森症、阿兹海默症、以及心肌病。

责任编辑:李缘

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2016-10-04 2:45 AM
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