Care a primit Premiul Nobel pentru Biologie. O problemă de miliarde: Premiul Nobel pentru Medicină a fost acordat pentru studiul ceasului biologic

Primul Premiu Nobel din 2017, care este acordat în mod tradițional pentru realizările în domeniul fiziologiei și medicinei, a revenit oamenilor de știință americani pentru descoperirea unui mecanism molecular care oferă tuturor ființelor vii propriul „ceas biologic”. Acesta este cazul în care literalmente toată lumea poate judeca semnificația realizărilor științifice acordate cu cel mai prestigios premiu: nu există persoană care să nu fie familiarizată cu schimbarea ritmurilor de somn și de veghe. Citiți despre cum funcționează acest ceas și cum am reușit să înțelegem mecanismul acestuia în materialul nostru.

Anul trecut, Comitetul Premiului Nobel pentru Fiziologie sau Medicină a surprins publicul - pe fondul interesului crescut pentru CRISPR/Cas și oncoimunologie - un premiu pentru munca profund fundamentală efectuată folosind genetica clasică pe drojdia de panificație. De data aceasta, comitetul nu a urmat din nou exemplul modei și a remarcat munca fundamentală efectuată asupra unui obiect genetic și mai clasic - Drosophila. Câștigătorii premiului Jeffrey Hall, Michael Rosbash și Michael Young, lucrând cu muște, au descris mecanismul molecular care stă la baza ritmurilor circadiene - una dintre cele mai importante adaptări ale ființelor biologice la viața de pe planeta Pământ.

Ce este un ceas biologic?

Ritmurile circadiene sunt rezultatul circadianului sau al ceasului biologic. Un ceas biologic nu este o metaforă, ci un lanț de proteine și gene, care este închis după principiul feedback-ului negativ și face fluctuații zilnice cu un ciclu de aproximativ 24 de ore - în conformitate cu durata zilei pământului. Acest lanț este destul de conservator la animale, iar principiul structurii ceasului este același în toate organismele vii - care le au. În prezent, se știe în mod sigur că există un oscilator intern la animale, plante, ciuperci și cianobacterii, deși alte bacterii prezintă și anumite fluctuații ritmice ale parametrilor biochimici. De exemplu, prezența ritmurilor circadiene este presupusă în bacteriile care formează microbiomul intestinal uman, acestea sunt aparent reglate de metaboliții gazdei.

În marea majoritate a organismelor terestre, ceasul biologic este reglat de lumină – așa că ne face să dormim noaptea și să stăm treji și să mâncăm ziua. Când se schimbă regimul de lumină (de exemplu, ca urmare a unui zbor transatlantic), se adaptează la noul regim. La oamenii moderni, care trăiesc în condiții de iluminare artificială non-stop, ritmurile circadiene sunt adesea perturbate. Potrivit experților din cadrul Programului Național de Toxicologie din SUA, programul de lucru schimbat la orele de seară și de noapte prezintă riscuri grave pentru sănătatea oamenilor. Printre tulburările asociate cu perturbarea ritmurilor circadiene se numără tulburările de somn și de alimentație, depresia, imunitatea slăbită și o probabilitate crescută de a dezvolta boli cardiovasculare, cancer, obezitate și diabet.

Ciclul zilnic uman: faza de veghe începe în zori, când hormonul cortizol este eliberat în organism. Consecința acestui lucru este o creștere tensiunea arterialăși concentrație mare. În timpul zilei se observă o mai bună coordonare a mișcărilor și timpul de reacție. Seara are loc o ușoară creștere a temperaturii și presiunii corpului. Trecerea la faza de somn este reglată de eliberarea hormonului melatonină, care este cauzată de o scădere naturală a nivelului de lumină. După miezul nopții, începe în mod normal cea mai profundă fază de somn. Pe timpul nopții, temperatura corpului scade și atinge valoarea minimă până dimineața.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra structurii ceasului biologic la mamifere. Centrul de comandă superior, sau „ceasul principal”, este situat în nucleul suprachiasmatic al hipotalamusului. Informațiile despre iluminare intră acolo prin ochi - retina conține celule speciale care comunică direct cu nucleul suprachiasmatic. Neuronii acestui nucleu dau comenzi restului creierului, de exemplu, ei reglează producția de melatonină „hormonului somnului” de către glanda pineală. În ciuda prezenței unui singur centru de comandă, fiecare celulă a corpului are propriul ceas. „Ceasul principal” este exact ceea ce este necesar pentru a sincroniza sau reconfigura ceasurile periferice.

Diagrama schematică Ciclul zilnic al animalelor (stânga) constă din faze de somn și veghe, care coincid cu faza de hrănire. În dreapta arată modul în care acest ciclu este implementat la nivel molecular - prin reglarea negativă inversă a genelor ceas

Takahashi JS/Nat Rev Genet. 2017

Roțile cheie ale ceasului sunt activatorii transcripționali CLOCK și BMAL1 și represorii PER (din perioadă) și CRY (din criptocrom). Perechea CLOCK-BMAL1 activează expresia genelor care codifică PER (dintre care există trei la om) și CRY (dintre care există două la om). Acest lucru se întâmplă în timpul zilei și corespunde stării de veghe a corpului. Până seara, proteinele PER și CRY se acumulează în celulă, care intră în nucleu și suprimă activitatea propriilor gene, interferând cu activatorii. Durata de viață a acestor proteine este scurtă, astfel încât concentrația lor scade rapid, iar până dimineața CLOCK-BMAL1 este din nou capabil să activeze transcripția PER și CRY. Deci ciclul se repetă.

Perechea CLOCK-BMAL1 reglează expresia mai mult decât perechea PER și CRY. Țintele lor includ, de asemenea, o pereche de proteine care suprimă activitatea CLOCK și BMAL1 în sine, precum și trei factori de transcripție care controlează multe alte gene care nu sunt direct legate de funcția ceasului. Fluctuațiile ritmice ale concentrațiilor de proteine de reglare duc la faptul că de la 5 la 20 la sută din genele mamiferelor sunt supuse reglementării zilnice.

Ce legătură au muștele cu ea?

Aproape toate genele menționate și întregul mecanism în ansamblu au fost descrise folosind exemplul muștei fructelor - acest lucru a fost făcut de oamenii de știință americani, inclusiv actualii câștigători ai Premiului Nobel: Geoffrey Hall, Michael Rosbash și Michael Young.

Viața Drosophila, începând din stadiul de ecloziune din pupă, este strict reglementată de ceasul biologic. Muștele zboară, se hrănesc și se împerechează numai ziua și „dorm” noaptea. În plus, în prima jumătate a secolului al XX-lea, Drosophila a fost principalul obiect model pentru geneticieni, astfel încât până în a doua jumătate, oamenii de știință au acumulat suficiente instrumente pentru studiul genelor muștelor.

Primele mutații ale genelor asociate cu ritmurile circadiene au fost descrise în 1971 într-o lucrare de Ronald Konopka și Seymour Benzer, care lucrau la Institutul de Tehnologie din California. Prin mutageneză aleatorie, cercetătorii au reușit să obțină trei linii de muște cu o întrerupere a ciclului circadian: pentru unele muște, părea că ar fi 28 de ore într-o zi (mutație). pe L), pentru alții - 19 ( pe S), iar muștele din al treilea grup nu au avut deloc periodicitate în comportament ( la 0). Toate cele trei mutații au căzut în aceeași regiune ADN, pe care autorii au numit-o perioadă.

La mijlocul anilor '80, gena perioadă a fost izolat independent și descris în două laboratoare - laboratorul lui Michael Young de la Universitatea Rockefeller și de la Universitatea Brandeis, unde au lucrat Rosbash și Hall. În viitor, toți trei nu și-au pierdut interesul pentru acest subiect, completându-se reciproc de cercetare. Oamenii de știință au descoperit că introducerea unei copii normale a genei în creierul muștelor „aritmice” cu o mutație la 0 le restabilește ritmul circadian. Studii ulterioare au arătat că creșterea numărului de copii ale acestei gene scurtează ciclul circadian, în timp ce mutațiile care conduc la o scădere a activității proteinei PER îl prelungesc.

La începutul anilor 90, angajații lui Young au primit muște cu mutația atemporal (tim). Proteina TIM a fost identificată ca partener al PER în reglarea ritmurilor circadiene a Drosophila. Trebuie clarificat faptul că această proteină nu funcționează la mamifere - funcția sa este îndeplinită de CRY menționat mai sus. Perechea PER-TIM îndeplinește aceeași funcție la muște ca și perechea PER-CRY la oameni - în principal suprimându-și propria transcripție. Continuând să analizeze mutanții aritmici, Hall și Rosbash au descoperit gene ceasŞi ciclu- acesta din urmă este un analog mușcă al factorului BMAL1 și, împreună cu proteina CLOCK, activează expresia genelor peŞi tim. Pe baza rezultatelor cercetării lor, Hall și Rosbash au propus un model de reglare inversă negativă, care este acceptat în prezent.

Pe lângă principalele proteine implicate în formarea ritmului circadian, laboratorul lui Young a descoperit o genă pentru „ajustarea fină” a ceasului - timp dublu(dbt), al cărui produs reglementează activitatea PER și TIM.

Separat, merită menționată descoperirea proteinei CRY, care înlocuiește TIM la mamifere. Drosophila are și această proteină și a fost descrisă în mod specific la muște. S-a dovedit că dacă muștele sunt iluminate cu lumină puternică înainte de întuneric, ciclul lor circadian se schimbă ușor (aparent, acest lucru funcționează în același mod la oameni). Colaboratorii lui Hall și Rosbash au descoperit că proteina TIM este sensibilă la lumină și este distrusă rapid chiar și cu un puls scurt de lumină. În căutarea unei explicații pentru fenomen, oamenii de știință au identificat o mutație plânge copilul, care a anulat efectul de iluminare. Studiu detaliat al genei strigătului de muște (din criptocrom) a arătat că este foarte asemănător cu fotoreceptorii circadieni ai plantelor deja cunoscuți la acea vreme. S-a dovedit că proteina CRY simte lumina, se leagă de TIM și promovează distrugerea acestuia din urmă, prelungind astfel faza de „veghere”. La mamifere, CRY pare să funcționeze ca un TIM și nu este un fotoreceptor, dar la șoareci s-a demonstrat că oprirea CRY, ca la muște, duce la o schimbare de fază în ciclul somn-veghe.

Premiul Nobelîn Medicină și Fiziologie pentru 2017 au fost premiați la trei americani - Jeffrey Hall, Michael Rozbash și Michael Young - pentru cercetările lor asupra mecanismelor moleculare responsabile de ritmurile circadiene, adică un ceas biologic cu o perioadă zilnică. Emisiunea a fost realizată pe site-ul Comitetului Nobel.

În 1984, Hall și Rozbash de la Universitatea Brandeis din Boston și Young de la Universitatea Rockefeller din New York au lucrat cu muștele fructelor și au descoperit gena perioadei, care stabilește ceasul biologic. Oamenii de știință au descoperit ulterior că această genă codifică proteina PER, care se acumulează în organism peste noapte și este distrusă în timpul zilei. Astfel, cercetătorii au concluzionat că nivelurile de proteine oscilează pe parcursul unui ciclu de 24 de ore.

Câștigătorii Premiului Nobel au sugerat că PER inhibă activitatea genei perioadei, formând o buclă de feedback negativ. O a doua genă, atemporală, care codifică proteina TIM, ia parte la acest mecanism. Acesta din urmă se leagă de PER, iar complexul rezultat pătrunde în nucleul celulei, unde blochează ADN-ul corespunzător. Proteina DBT, care este codificată de gena dublu timp descoperită de Yang, este responsabilă pentru degradarea PER.

„Ritmurile circadiene sau circadiene apar în aproape toate organismele de pe pământ. Deși descoperirile care au câștigat Premiul Nobel au fost făcute pe muștele de fructe, mecanismele de reglare circadiană sunt foarte vechi și sunt implementate într-un mod similar în organisme foarte diferite - cum ar fi florile, insectele și mamiferele”, a explicat Forbes importanța descoperirea remarcată de Comitetul Nobel, șeful Laboratorului Genetic -terapie celulară al Institutului de Medicină Regenerativă al Universității de Stat din Moscova, candidat la științe medicale Pavel Makarevich. El a adăugat că cercetările lui Hall, Rozbash și Young sunt astfel utile pentru studierea ritmurilor circadiene ale oamenilor: „În civilizația noastră în continuă creștere, perturbarea ritmurilor circadiene reduce performanța oamenilor care trebuie să lucreze în afara ciclului obișnuit al zilei și al nopții. , iar erorile lor pot duce la consecințe fatale. Acestea sunt multe domenii noi ale activității umane: ceasurile zilnice, regiunile circumpolare și, cel mai important, spațiul!”

Pierderile totale pentru economia americană din consecințele tulburărilor de somn (inclusiv absența de la locul de muncă, accidentele industriale și pierderea productivității) erau deja estimate la 150 de miliarde de dolari în 2001. Un studiu RAND privind impactul privării de somn asupra economiei SUA a estimat pierderile. de la 226 la 411 miliarde dolari pentru 2016, în funcție de scenariu. Japonia a ocupat locul doi, cu pierderi economice estimate la 75-139 de miliarde de dolari în Germania, Marea Britanie și Canada au fost estimate la zeci de miliarde. De remarcat, totuși, lipsa somnului poate fi cauzată atât de insomnie, cât și de incapacitatea fizică de a dormi suficient din cauza unui program încărcat.

Astfel, cercetătorii au dezvăluit secretul „ceasului celular intern” și au arătat cum funcționează acest mecanism. „Ceasurile interne” autonome sunt esențiale pentru adaptarea și pregătirea corpului nostru pentru diferitele faze ale zilei, ele controlează somnul, nivelurile hormonale, temperatura și metabolismul. Ritmurile care funcționează corect sunt importante pentru sănătatea umană, au subliniat autorii lucrării. „Descoperirile lor explică modul în care plantele, animalele și oamenii își adaptează ritmurile biologice pentru a se sincroniza cu ritmurile Pământului”, a spus Adunarea Nobel. Rozbash însuși, într-un interviu acordat Institutului Medical Howard Hughes în 2014, a spus că sistemul circadian determină „susceptibilitatea la boli, rata de creștere și dimensiunea fructelor”. „Afectează aproape fiecare parte a corpului uman”, a remarcat omul de știință.

"După muncă rodnică trei laureați, biologia circadiană a devenit un domeniu larg și dinamic de cercetare cu implicații pentru sănătatea și bunăstarea noastră”, au explicat oficialii Premiului Nobel. Comitetul Nobel ține în secret câștigătorii premiului până la anunț. Astfel, în cadrul unei conferințe de presă la care au fost anunțați destinatarii premiului, un membru al Adunării Nobel a Institutului Karolinska, care este responsabil de acordarea premiului, a declarat că atunci când l-a informat pe Rosbash că a primit premiul, omul de știință a răspuns: „Mă glumiți”.

Ceremonia de premiere va avea loc pe 10 decembrie, ziua morții antreprenorului și inventatorului suedez Alfred Nobel. Patru dintre cele cinci premii care i-au fost lăsate moștenire - în domeniul fiziologiei sau medicinei, fizicii, chimiei și literaturii - vor fi acordate la Stockholm. Premiul pentru pace, conform voinței fondatorului său, este acordat în aceeași zi, dar la Oslo. Suma fiecărui premiu va fi de 9 milioane de coroane suedeze (1 milion de dolari). Premiul va fi înmânat câștigătorilor de Regele Carl XVI Gustaf al Suediei.

În 2017, Premiul Nobel pentru Medicină a fost acordat celor trei oameni de știință americani care au descoperit mecanismele moleculare responsabile pentru ritmul circadian - ceasul biologic uman. Aceste mecanisme reglează somnul și starea de veghe, funcționarea sistemului hormonal, temperatura corpului și alți parametri ai corpului uman, care se modifică în funcție de momentul zilei. Citiți mai multe despre descoperirea oamenilor de știință în materialul RT.

Câștigători ai Premiului Nobel pentru Fiziologie sau Medicină Reuters Jonas Ekstromer

Comitetul Nobel al Institutului Karolinska din Stockholm a anunțat luni, 2 octombrie, că Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină 2017 a fost acordat oamenilor de știință americani Michael Young, Geoffrey Hall și Michael Rosbash pentru descoperirile lor asupra mecanismelor moleculare care controlează ritmul circadian. .

„Au putut să intre în ceasul biologic al corpului și să explice cum funcționează”, a menționat comitetul.

Ritmurile circadiene sunt numite fluctuații ciclice ale diferitelor procese fiziologice și biochimice din organism asociate cu schimbarea zilei și a nopții. Aproape fiecare organ al corpului uman conține celule care au un mecanism individual de ceas molecular și, prin urmare, ritmurile circadiene reprezintă un cronometru biologic.

Potrivit unui comunicat al Institutului Karolinska, Young, Hall și Rosbash au reușit să izoleze o genă în muștele de fructe care controlează eliberarea unei proteine speciale în funcție de momentul zilei.

„Astfel, oamenii de știință au reușit să identifice compușii proteici care sunt implicați în funcționarea acestui mecanism și să înțeleagă mecanica independentă a acestui fenomen în interiorul fiecărei celule individuale. Acum știm că ceasul biologic funcționează pe același principiu în celulele altor organisme multicelulare, inclusiv a oamenilor”, a spus comitetul care a acordat premiul într-un comunicat.

musca Drosophila
globallookpress.com
imagebroker/Alfred Schauhuber

Prezența ceasurilor biologice în organismele vii a fost stabilită la sfârșitul secolului trecut. Ele sunt localizate în așa-numitul nucleu suprachiasmatic al hipotalamusului creierului. Nucleul primește informații despre nivelul de lumină de la receptorii de pe retină și trimite un semnal către alte organe folosind impulsuri nervoase si modificari hormonale.

În plus, unele celule nucleare, ca și celulele altor organe, au propriul ceas biologic, al cărui lucru este asigurat de proteine a căror activitate se modifică în funcție de momentul zilei. Activitatea acestor proteine determină sinteza altor legături proteice, care generează ritmuri circadiene în viața celulelor individuale și a organelor întregi. De exemplu, a fi în interior cu iluminare puternică noaptea poate schimba ritmul circadian, activând sinteza proteică a genelor PER, care de obicei începe dimineața.

Ficatul joacă, de asemenea, un rol semnificativ în ritmurile circadiene la mamifere. De exemplu, rozătoarele precum șoarecii sau șobolanii sunt animale nocturne și mănâncă în întuneric. Dar dacă mâncarea devine disponibilă numai în timpul zilei, ciclul circadian al ficatului lor se schimbă cu 12 ore.

Ritmul vieții

Ritmurile circadiene sunt schimbări zilnice în activitatea corpului. Acestea includ reglarea somnului și a stării de veghe, eliberarea de hormoni, temperatura corpului și alți parametri care se modifică în conformitate cu ritmul circadian, explică somnologul Alexander Melnikov. El a observat că cercetătorii se dezvoltă în această direcție de câteva decenii.

„În primul rând, trebuie menționat că această descoperire nu este ieri sau astăzi. Aceste studii au fost efectuate timp de multe decenii - din anii 80 ai secolului trecut până în prezent - și au făcut posibilă descoperirea unuia dintre mecanismele profunde care reglează natura corpului uman și a altor ființe vii. Mecanismul pe care l-au descoperit oamenii de știință este foarte important pentru influențarea ritmului circadian al corpului”, a spus Melnikov.

pixabay.com

Potrivit expertului, aceste procese apar nu numai din cauza schimbării zilei și nopții. Chiar și în condiții de noapte polară, ritmurile circadiene vor continua să funcționeze.

„Acești factori sunt foarte importanți, dar foarte des sunt afectați la oameni. Aceste procese sunt reglementate la nivel de gene, ceea ce a fost confirmat de către câștigătorii premiului. În zilele noastre, oamenii schimbă foarte des fusurile orare și sunt expuși la diferite stres asociate cu schimbări bruște ale ritmului circadian. Ritm tensionat viata moderna poate afecta reglarea corectă și oportunitățile de odihnă a corpului”, a conchis Melnikov. El este încrezător că cercetările lui Young, Hall și Rosbash oferă o oportunitate de a dezvolta noi mecanisme de influențare a ritmurilor corpului uman.

Istoria premiului

Fondatorul premiului, Alfred Nobel, a încredințat în testamentul său selecția laureatului în fiziologie și medicină Institutului Karolinska din Stockholm, fondat în 1810 și unul dintre cele mai importante centre medicale educaționale și științifice din lume. Comitetul Nobel al universității este format din cinci membri permanenți, care, la rândul lor, au dreptul de a invita experți pentru consultare. Pe lista nominalizărilor pentru premiul din acest an erau 361 de nume.

Premiul Nobel pentru Medicină a fost acordat de 107 ori 211 oameni de știință. Primul său laureat a fost în 1901 medicul german Emil Adolf von Behring, care a dezvoltat o metodă de imunizare împotriva difteriei. Comitetul Institutului Karolinska consideră că cel mai important premiu este premiul din 1945 acordat oamenilor de știință britanici Fleming, Cheyne și Florey pentru descoperirea penicilinei. Unele premii au devenit irelevante de-a lungul timpului, precum premiul acordat în 1949 pentru dezvoltarea metodei lobotomiei.

În 2017, valoarea bonusului a fost majorată de la 8 milioane la 9 milioane de coroane suedeze (aproximativ 1,12 milioane de dolari).

Ceremonia de premiere va avea loc în mod tradițional pe 10 decembrie, ziua morții lui Alfred Nobel. La Stockholm vor fi acordate premii în domeniile fiziologiei și medicinei, fizicii, chimiei și literaturii. Premiul pentru pace, conform testamentului Nobel, este acordat în aceeași zi la Oslo.

Urmați-ne

Săptămâna Nobel anuală a început luni la Stockholm cu anunțarea câștigătorilor Premiului pentru Fiziologie sau Medicină. Comitetul Nobel a anunțat că premiul 2017 a fost acordat cercetătorilor Geoffrey Hall, Michael Rosbash și Michael Young pentru

descoperirea mecanismelor moleculare care controlează ritmurile circadiene – fluctuații ciclice ale intensității diferitelor procese biologice asociate cu schimbarea zilei și a nopții.

Viața de pe Pământ este adaptată la rotația planetei. De mult s-a stabilit că toate organismele vii, de la plante la oameni, au un ceas biologic care permite organismului să se adapteze la schimbările care apar în timpul zilei în mediu. Primele observații în acest domeniu au fost făcute la începutul erei noastre, iar cercetări mai aprofundate au început în secolul al XVIII-lea.

Până în secolul al XX-lea, ritmurile circadiene ale plantelor și animalelor au fost studiate destul de pe deplin, dar exact modul în care funcționa „ceasul intern” a rămas un secret. Geneticienii și cronobiologii americani Hall, Rosbash și Young au reușit să dezvăluie acest secret.

Muștele de fructe au devenit un organism model pentru cercetare. O echipă de cercetători a reușit să descopere în ei o genă care controlează ritmurile biologice.

Oamenii de știință au descoperit că această genă codifică o proteină care se acumulează în celule în timpul nopții și este distrusă în timpul zilei.

Ulterior, au izolat alte elemente responsabile de autoreglarea „ceasului celular” și au demonstrat că ceasul biologic funcționează în mod similar în alte organisme multicelulare, inclusiv în oameni.

Ceasurile noastre interne ne adaptează fiziologia la momente complet diferite ale zilei. Comportamentul nostru, somnul, metabolismul, temperatura corpului și nivelurile hormonale depind de ele. Bunăstarea noastră se înrăutățește atunci când există o discrepanță între funcționarea ceasului intern și mediu. Astfel, organismul reacționează la o schimbare bruscă a fusului orar cu insomnie, oboseală și dureri de cap. Sindromul schimbării fusului orar, jet lag, a făcut parte din Clasificarea internațională boli. Discrepanța dintre stilul de viață și ritmurile dictate de organism duce la un risc crescut de a dezvolta multe boli.

Primele experimente documentate cu ceasuri interne au fost efectuate în secolul al XVIII-lea de astronomul francez Jean-Jacques de Meran. El a descoperit că frunzele de mimoză cad la căderea nopții și se răspândesc din nou dimineața. Când de Meran a decis să testeze modul în care planta se va comporta fără acces la lumină, s-a dovedit că frunzele mimozei au căzut și s-au ridicat indiferent de iluminare - aceste fenomene au fost asociate cu schimbări în timpul zilei.

Ulterior, oamenii de știință au descoperit că și alte organisme vii au fenomene similare care adaptează organismul la schimbările condițiilor din timpul zilei.

Au fost numite ritmuri circadiene, de la cuvintele circa - „în jur” și moare – „ziua”. În anii 1970, fizicianul și biologul molecular Seymour Benzer s-a întrebat dacă ar putea fi identificată o genă care controlează ritmurile circadiene. A reușit să facă acest lucru, gena a fost numită perioadă, dar mecanismul de control a rămas necunoscut.

În 1984, Hall, Roybash și Young au reușit să-l recunoască.

Ei au izolat gena necesară și au constatat că aceasta este responsabilă de procesul de acumulare și distrugere a proteinei asociate acesteia (PER) în celule, în funcție de momentul zilei.

Următoarea sarcină pentru cercetători a fost să înțeleagă cum apar și cum sunt menținute fluctuațiile circadiene. Hall și Rosbash au sugerat că acumularea de proteine blochează gena să funcționeze, reglând astfel conținutul de proteine din celule.

Totuși, pentru a bloca funcționarea unei gene, proteina produsă în citoplasmă trebuie să ajungă la nucleul celulei, unde se află materialul genetic. Se pare că PER se integrează într-adevăr în nucleu noaptea, dar cum ajunge acolo?

În 1994, Young a descoperit o altă genă, atemporală, care codifică proteina TIM, care este esențială pentru ritmurile circadiene normale.

El a descoperit că atunci când TIM se leagă de PER, ele sunt capabile să pătrundă în nucleul celulei, unde blochează activitatea genei perioadei datorită inhibării conform principiului. feedback.

Dar unele întrebări au rămas încă fără răspuns. De exemplu, ce a controlat frecvența oscilațiilor circadiene? Young a descoperit ulterior o altă genă, dublu timp, responsabilă de formarea proteinei DBT, care a întârziat acumularea proteinei PER. Toate aceste descoperiri au ajutat la înțelegerea modului în care oscilațiile sunt adaptate la ciclul zilnic de 24 de ore.

Ulterior, Hall, Roybash și Young au mai făcut câteva descoperiri care le-au completat și rafinat pe cele precedente.

De exemplu, au identificat o serie de proteine necesare pentru activarea genei perioadei și au dezvăluit, de asemenea, mecanismul prin care ceasul intern este sincronizat cu lumina.

Cei mai probabili candidați la Premiul Nobel în acest domeniu au fost virologul Yuan Chang și soțul ei, oncologul Patrick Moore, care au descoperit virusul herpes tip 8 asociat cu sarcomul Kaposi; Profesorul Lewis Cantley, care a descoperit căile de semnalizare ale enzimelor fosfoinozitide 3-kinaze și a studiat rolul acestora în creșterea tumorii și profesorul Karl Friston, care a adus contribuții majore la analiza datelor obținute prin metode de imagistică cerebrală;

În 2016, japonezul Yoshinori Ohsumi a primit premiul pentru descoperirea mecanismului autofagiei, a procesului de degradare și reciclare a resturilor intracelulare.