L’Assemblea Nobel al Karolinska Institutet ha deciso di assegnare il Premio Nobel 2013 per la Fisiologia e Medicina a James E. Rothman, Randy W. Schekman e Thomas C. Südhof per le loro scoperte sui meccanismi che regolano il traffico delle vescicole, un sistema di trasporto importante delle nostre cellule.
Sommario
Il Premio Nobel 2013 onora tre scienziati che hanno risolto il mistero di come la cellula organizza il suo sistema di trasporti.
Ogni cellula è una fabbrica che produce ed esporta molecole. Per esempio, l’insulina è prodotta e rilasciata nel sangue e segnali chimici chiamati neurotrasmettitori vengono inviati da una cellula nervosa all’altra. Queste molecole sono trasportate intorno alla cella in piccoli pacchetti chiamati vescicole. I tre premi Nobel hanno scoperto i principi molecolari del trasporto di questo carico che viene consegnato nel posto giusto, al momento giusto, nella cellula.
Randy Schekman ha scoperto una serie di geni che sono richiesti per il traffico vescicolare. James Rothman ha dipanato il meccanismo della proteina che permette alle vescicole di fondersi con i loro obiettivi e autorizzare il trasferimento del carico.Thomas Südhof ha rivelato come i segnali istruiscono le vescicole a rilasciare il loro carico con precisione.
Attraverso le loro scoperte, Rothman, Schekman e Südhof hanno rivelato il sistema di controllo squisitamente preciso per il trasporto e la consegna di merci cellulari. Disturbi in questo sistema hanno effetti deleteri e contribuiscono a condizioni come malattie neurologiche, diabete e disordini immunologici.
Come il carico viene trasportato nella cellula
In un porto grande e trafficato, i sistemi sono tenuti a garantire che il carico corretto sia spedito verso la corretta destinazione, al momento giusto. La cellula, con i suoi diversi compartimenti chiamati organelli, affronta un problema simile: le cellule producono molecole quali ormoni, neurotrasmettitori, citochine ed enzimi che devono essere consegnati ad altri posti all’interno della cellula o esportati fuori dalla celula, in un giusto momento.
Tempi e luogo sono tutto.
Miniature di vescicole come bolle, circondate da membrane, fanno da navetta del carico tra organelli o si fondono con la membrana esterna della cellula per rilasciare il loro carico verso l’esterno. Questo è di grande importanza, in quanto innesca l’ attivazione del nervo nel caso di sostanze trasmettitore o controlla il metabolismo nel caso degli ormoni.
In che modo queste vescicole sanno dove e quando consegnare il loro carico?
La congestione del traffico rivela controllori genetici
Randy Schekman era affascinato dal modo in cui la cellula organizza il suo sistema di trasporti e nel 1970 ha deciso di studiare la base genetica di questo meccanismo, utilizzando il lievito come sistema modello. In una schermata di genetica, ha identificato le cellule di lievito con difettosi macchinari di trasporto, dando luogo a una situazione simile a un sistema di trasporto pubblico mal pianificato, con il risultato di vescicole ammucchiate in alcune parti della cellula . Il ricercatore ha scoperto che la causa di questa congestione era genetica ed ha continuato ad identificare i geni mutati.
Schekman ha identificato tre classi di geni che controllano le diverse sfaccettature del sistema di trasporto della cellula, fornendo così nuove informazioni sul meccanismo strettamente regolato che media il trasporto delle vescicole nella cellula.
Docking con precisione
James Rothman è stato anche affascinato dalla natura del sistema di trasporto della cellula. Quando ha studiato il trasporto delle vescicole in cellule di mammifero negli anni 1980 e 1990, Rothman ha scoperto che un complesso proteico permette alle vescicole di attraccare e di fondersi con le loro membrane bersaglio. Nel processo di fusione, le proteine sulla vescicole e membrane bersaglio si legano tra loro come i due lati di una cerniera. Il fatto che ci sono molte di queste proteine e che si legano soltanto in specifiche combinazioni, assicura che il carico viene consegnato ad una posizione precisa.Lo stesso principio opera all’interno della cellula quando una vescicola si lega alla membrana esterna della cellula, per rilasciare i suoi contenuti.
I ricercatori hanno scoperto che alcuni dei geni che Schekman aveva identificato nel lievito erano corrispondenti a quelle che Rothman aveva identificati nei mammiferi, rivelando una antica origine evolutiva del sistema di trasporto. Insieme, i ricercatori hanno mappato i componenti critici del trasporto, della cellula.
Il tempismo è tutto
Thomas Südhof era interessato a come le cellule nervose comunicano tra loro nel cervello. Le molecole di segnalazione, neurotrasmettitori vengono rilasciate dalle vescicole che si fondono con la membrana esterna delle cellule nervose utilizzando il meccanismo scoperto da Rothman e Schekman. Ma a queste vescicole è permesso di rilasciare il loro contenuto solo quando la cellula nervosa invia segnali ai suoi vicini. Come viene controllato questo rilascio così preciso? Ioni di calcio erano noti per essere coinvolti in questo processo e nel 1990, Südhof ha cercato proteine nelle cellule nervose, sensibili al calcio. Egli ha identificato un meccanismo molecolare che risponde a un afflusso di ioni di calcio e spinge le proteine vicine a legarsi rapidamente alle vescicole e alla membrana esterna della cellula nervosa. La cerniera si apre e sostanze segnale vengono rilasciate.
La scoperta di Südhof ha spiegato come si ottiene la precisione temporale e come i contenuti delle vescicole “possono essere rilasciati a comando”.
Il trasporto delle vescicole offre la conoscenza dei processi di malattia
I tre premi Nobel hanno scoperto un processo fondamentale nella fisiologia cellulare. Queste scoperte hanno avuto un grande impatto sulla nostra comprensione di come la “merce” viene consegnata con tempismo e precisione all’interno e all’esterno della cellula. Trasporto delle vescicole e la fusione operano, con gli stessi principi generali, in organismi diversi come lievito e uomo. Il sistema è critico per una varietà di processi fisiologici in cui occorre controllare il processo di fusione della vescicola, che va dalla segnalazione nel cervello al rilascio di ormoni e citochine immunitarie. Difettoso trasporto della vescicola verifica in una varietà di malattie tra cui una serie di disturbi neurologici e immunologici, così come il diabete.Senza questa organizzazione meravigliosamente precisa, le cellule potrebbero cadere nel caos.
James E. Rothman è nato 1950 a Haverhill, Massachusetts, Stati Uniti d’America. Ha conseguito il dottorato di ricerca presso la Harvard Medical School nel 1976, è stato un borsista post-dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology e si è trasferito nel 1978 alla Stanford University in California, dove ha iniziato la sua ricerca sulle vescicole della cellula. Rothman ha anche lavorato presso la Princeton University, Memorial Sloan-Kettering Cancer Institute e alla Columbia University. Nel 2008, si trasferisce a Yale in New Haven, Connecticut, Stati Uniti d’America, dove è attualmente Professore e Presidente del Dipartimento di Biologia Cellulare.
Randy W. Schekman è nato 1948 a St. Paul, Minnesota, Stati Uniti d’America, ha studiato presso l’Università della California a Los Angeles e presso la Stanford University, dove ha conseguito il dottorato di ricerca nel 1974, sotto la supervisione di Arthur Kornberg (Premio Nobel 1959) e nel stesso dipartimento Rothman ha cominciato a lavorare qualche anno più tardi. Nel 1976, Schekman si è trasferito alla University of California a Berkeley dove è attualmente professore presso il Dipartimento di biologia cellulare e molecolare. Schekman è anche un ricercatore del Howard Hughes Medical Institute.
Thomas C. Südhof è nato nel 1955 a Göttingen, in Germania.Ha studiato presso la Georg-August-Universität di Gottinga, dove ha ricevuto un MD nel 1982 e un dottorato in neurochimica nello stesso anno. Nel 1983, si trasferisce all’Università del Texas Southwestern Medical Center a Dallas, Texas, Stati Uniti d’America, come borsista post-dottorato con Michael Brown e Joseph Goldstein (che hanno condiviso il Premio Nobel 1985 per la Fisiologia e Medicina). Südhof è diventato ricercatore dell’ Howard Hughes Medical Institute nel 1991 ed è stato nominato professore di fisiologia molecolare e cellulare presso la Stanford University nel 2008.
Fonte http://www.sciencedaily.com / releases/2013/10/131007102609.htm
