De kartlade cellernas transportsystem
Hur är det möjligt att rätt substanser inne i en cell levereras till rätt ställe, i rätt tid? Årets tre Nobelpristagare i fysiologi eller medicin har kartlagt mekanismerna bakom detta.
De tre Nobelpristagarna Randy Schekman, James Rothman och Thomas Südhof har studerat olika delar av den så kallade vesikeltrafiken, ett centralt system för transporter inom cellen och till cellytan. Molekylerna transporteras i små paket som liknar bubblor, vesikler.
Tidigare visste man inte hur dessa transporter regleras, förklarar Juleen Zierath, professor i klinisk integrativ fysiologi och ordförande i Nobelkommittén:
– Hur är det möjligt att rätt substanser kan levereras till rätt ställe i rätt tid? Årets tre Nobelpristagare har löst det mysteriet, och klarlagt hur cellen organiserar sina transporter.
De tre forskarna har närmat sig problemet på olika sätt. Randy Schekman började med att studera jästceller, och lyckades identifiera gener som kodar för proteiner som styr vesikeltrafiken. James Rothman upptäckte ett proteinkomplex som gör att vesiklarna binder vid rätt ställe och smälter ihop med sina målmembran. Och Thomas Südhof upptäckte hur signaler från kalciumjoner får vesiklerna att öppna sig i precis rätt tid.
När allt det här fungerar som det ska fungerar transporterna som i en stad med väl fungerande infrastruktur, säger Jan-Inge Henter, professor i klinisk barnonkologi och ledamot av Nobelförsamlingen:
– Vesikeltransporterna kan liknas vid ett trafikledningssystem för cellerna. Fungerar inte trafikledningen blir det kaos.
Forskningen om vesikeltransporten har ännu inte lett fram till några nya läkemedel. Däremot har den ökat kunskaperna om olika sjukdomar. Nobelförsamlingen räknar upp några typer av sjukdomar som kan uppstå på grund av störningar i vesikeltransporten: Metabola sjukdomar, som typ 2-diabetes, sådana som rör immunsystemet, där t ex cytokintransporter berörs, samt sådana som uppstår på grund av mutationer i gener som kodar för något av de proteiner som ingår i transportsystemen.
Ett exempel på en metabol sjukdom är typ 2-diabetes, där störningar ses både i frisättningen av insulin från betacellerna i bukspottkörteln och i den insulinberoende transporten av vesikler som innehåller glukostransportörer i skelettmuskel och fettvävnad. Den sistnämnda delen tas upp mer i detalj av Nobelkommitténs ordförande Juleen Zierath och medförfattare i en artikel om insulinresistens i skelettmuskeln som publicerades i Läkartidningens Tema Diabetes typ 2 i nr 45/2010.
Kunskap om vesikelsystemet används i dag kliniskt för diagnostik, berättar Jan-Inge Henter. Det handlar om barn som har störningar i immunförsvaret, som gör att inflammationen inte går tillbaka när en virusinfektion är över.
– Barn med hyperinflammation har ofta ett dåligt fungerande vesikelsystem, säger han. Analyser av detta hjälper oss att hitta rätt behandling.
Läs även Kommentar:
Nobelpristagarna har utforskat komplicerat transportsystem
Randy W Schekman har beskrivit hur vesikeltrafiken i cellen styrs genetiskt. Det gjorde han genom att identifiera muterade gener i jästceller där transportsystemet inte fungerade. Randy Schekman föddes 1948 i St Paul, Minnesota, USA, och är professor vid institutionen för molekylär- och cellbiologi vid University of California i Berkeley.
Foto: Robert Galbraith/Reuters/TT
James E Rothmans upptäckt rör hur vesiklerna lämnar sin last på rätt plats, nämligen genom att särskilda kombinationer av proteiner på vesikler och membran binder till varandra. Vesikeln kan bindas till ett membran i cellen eller till cellens yttermembran. I det senare fallet släpps vesikelns last ut ur cellen. James Rothman föddes 1950 i Haverhill, Massachusetts, USA, och är professor i cellbiologi vid Yale University i New Haven, Connecticut, USA.
Foto: EPA/TT
Thomas C Südhof visade hur vesikler i nervceller lämnar sin last vid en given tidpunkt eller signal. Han identifierade kalciumkänsliga proteiner i nervcellerna, som när det sker ett inflöde av kalcium signalerar till andra proteiner att binda vesiklerna till cellens yttermembran och frisätta signalsubstansen. Thomas Südhof föddes 1955 i Göttingen, Tyskland. Han tog läkarexamen och doktorerade i neurokemi 1982. I dag är han professor i cell- och molekylärfysiologi vid Stanford University.
Foto: Reuters/TT
På vesiklerna sitter proteinkomplex (orange), som passar ihop med matchande proteiner på målmembranet. Detta säkrar att vesikeln öppnar sig och levererar sin last av molekyler till rätt destination. Signaler från kalciumjoner styr att det sker vid rätt tidpunkt.
Förlaga: Nobelkommittéen för fysiologi eller medicin/Mattias Karlén. Illustration: Typoform
