جائزة نوبل في الطب ليوشينوري أوسومي - يكتشف عملية نقل المواد الخلوية للتحلل

هذه خطوة أولية لتكسير البروتينات بواسطة اليوبيكويتين، وهو الاكتشاف الذي حصل بفضله الباحثان الإسرائيليان أبراهام هيرشكو وأهارون تشاتشانوفر على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2004 * قام يوشينوري أوسومي بفك رموز العملية التي تسبب مواد غير مطلوبة في الخلية ، وأحيانًا تغميق العضيات المختلفة، ليتم تعبئتها لتفكيكها. هذه العملية مهمة بشكل رئيسي في ظروف التوتر مثل الجوع أو المرض

اكتشف الفائز بجائزة نوبل في الطب وعلم وظائف الأعضاء لعام 2016 وشرح عمل آليات الالتهام الذاتي، وهي مكون أساسي في عملية تحطيم وإعادة تدوير المكونات الخلوية.

Autophagy هي كلمة تجمع بين كلمتين يونانيتين AUTO - والتي تعني الذات و phagein والتي تعني "تناول الطعام". ولذلك فإن معنى اسم الالتهام الذاتي هو "الأكل الذاتي". تطور هذا المفهوم خلال ستينيات القرن العشرين. عندما اكتشف لأول مرة أن الخلية يمكن أن تدمر محتوياتها عن طريق تغليفها بغشاء وتشكيل حويصلة تشبه الكيس ويتم نقلها إلى الليزوزوم للتحلل.

ومع ذلك، ظلت عملية التحلل وإعادة التدوير غامضة إلى حد كبير حتى تمكن يوشينوري أوسومي الحائز على جائزة نوبل في الطب لعام 2016، من خلال سلسلة من التجارب في أوائل التسعينيات، من تحديد الجينات الأساسية للالتهام الذاتي في خميرة الخباز. لقد درس الآليات الموجودة في الخميرة وأظهر أيضًا أن آليات متطورة مماثلة تستخدم أيضًا في خلايانا.

أدت اكتشافات أوشومي إلى رؤى جديدة حول الأهمية الأساسية للالتهام الذاتي في العديد من العمليات الفسيولوجية مثل تعامل الخلايا مع الجوع أو الاستجابة للعدوى. الطفرات في جينات الالتهام الذاتي يمكن أن تسبب الأمراض وتشارك عمليات الالتهام الذاتي في العديد من الأمراض بما في ذلك السرطان والأمراض العصبية.

التحلل - دور مركزي في جميع الخلايا الحية
في الخمسينيات من القرن العشرين، لوحظت لأول مرة وجود عضية داخل الخلية تحتوي على إنزيمات تهضم البروتينات والكربوهيدرات والدهون. تعمل هذه العضية المعروفة باسم الليزوزوم كمحطة عمل لتدمير مكونات الخلية. فاز العالم البلجيكي كريستيان دي دوب بجائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب عام 1974 لاكتشافه الليزوزوم. أظهرت الملاحظات الجديدة خلال الستينيات أنه يمكن أحيانًا العثور على كميات كبيرة من المواد الخلوية وحتى العضيات الكاملة داخل الليزوزوم، لذلك كان من الواضح أنه يجب أن تكون هناك استراتيجية لنقل مثل هذه الحمولة الكبيرة إلى الليزوزوم. كان De Dub أيضًا هو الذي أجرى التحليل الكيميائي الحيوي المجهري واكتشف نوعًا جديدًا من الحويصلات التي تنقل البضائع إلى الليزوزوم المتحلل. كما صاغ مصطلح الالتهام الذاتي لوصف هذه العملية. وكانت الحويصلة الجديدة تسمى الجسيمات البلعمية الذاتية.

وفي السبعينيات والثمانينيات، تم اكتشاف نظام آخر لتكسير البروتينات، البروتيزوم، على يد البروفيسور أبراهام هيرشكو، والبروفيسور أهارون تشاتشانوفر، والبروفيسور إيروين روز. وقد فاز الثلاثة بجائزة نوبل في الكيمياء لهذا الاكتشاف عام 2004 وذلك لاكتشافهم عملية تحلل المواد في الخلية بواسطة اليوبيكويتين. يقوم البروتيزوم بتكسير البروتينات بكفاءة واحدًا تلو الآخر

لكن هذه الآلية لم تشرح كيفية تخلص الخلية من المجمعات البروتينية الكبيرة والعضيات البالية. هل يمكن أن تكون عملية الالتهام الذاتي هي الحل؟ وإذا كان الأمر كذلك، فما هي الآليات التي تقف وراء ذلك.

تجربة رائدة
كان يوشينوري أوسومي نشطًا في مجالات بحثية مختلفة، ولكن مع افتتاح مختبره في عام 1988، ركز جهوده في مجال تحطيم البروتينات في العضية الفراغية - العضية التي تؤدي إلى الليزوزوم في الخلايا البشرية. من السهل نسبيًا دراسة خلايا الخميرة، ونتيجة لذلك يتم استخدامها غالبًا كنموذج للخلايا البشرية. وهي مفيدة بشكل خاص في تحديد الجينات المشاركة في المسارات الخلوية المعقدة.

ومع ذلك، واجه أوسومي تحديًا كبيرًا، حيث أن خلايا الخميرة صغيرة ومن الصعب فصل بنيتها الداخلية تحت المجهر. ولم يكن متأكدًا حتى من وجود عملية الالتهام الذاتي في هذا المخلوق. وأوضح أوشومي أنه إذا تمكن من تعطيل عملية التحلل داخل الأنبوب، بينما تكون عملية الالتهام الذاتي نشطة، فسيتعين على جسيمات البلعمة الذاتية أن تتراكم داخل الأنبوب وتكون مرئية تحت المجهر.
لقد قام بزراعة ثقافة الخميرة التي كانت بها طفرة تسببت في افتقارها إلى الإنزيمات اللازمة لتدهور الخلايا وفي الوقت نفسه حفزت عملية الالتهام الذاتي عن طريق تجويع الخلية.

وفي غضون ساعات قليلة امتلأت القارورة ولم تتحلل المواد. أثبت أوسومي أن عملية الالتهام الذاتي موجودة في الخميرة، ولكن الأهم من ذلك أنه اكتشف طريقة لتحديد وتوصيف الجينات الرئيسية المشاركة في هذه العملية. وكان هذا هو الإنجاز الذي نشره عام 1992 وحصل على جائزة نوبل لعام 2016.