HATAW! D'yaryo ng Bayan hatawtabloid.com
NAGPASYA ang Nobel Assembly sa Karolinska Institutet na igawad ang 2016 Nobel Prize in Physiology or Medicine kay Yoshinori Ohsumi.
Ang gawad ay dahil sa masusing pag-aaral at patuloy na pagtuklas ni Ohsumi ng mga mekanismo tungkol sa autophagy.
Natuklasan at nabigyang-linaw ng Nobel Laureate para sa taong ito ang mga mekanismo sa likod ng autophagy, isang pangunahing proseso sa degradation at recycling ng cellular components.
Nagmula ang salitang autophagy sa mga salitang Griyegong auto- o self, at phagein, na nangangahulugang “to eat.” Samakatuwid, ang ipinapahiwatig ng autophagy ay “self-eating.”
Umusbong ang konseptong ito noong 1960s, noong maobserbahan ng mga mana-naliksik na kayang sirain ng cell ang mga napapaloob dito sa pamamagitan ng pagkulong sa mga membrane.
Sa pamamagitan nito ay nakabubuo ng mga vesicle o lalagyang inihahatid sa isang recycling compartment na tinatawag na lysosome, para sa proseso ng degradation. Hindi naging madali ang pag-aaral sa paksang ito, kaya nanatiling kaunti ang kaalaman ng mga siyentipiko ukol dito hanggang noong 1990s nang naisagawa ni Yoshinori Ohsumi ng mahuhusay na eksperimento upang matukoy ang mga gene na sangkot sa autophagy.
Gumamit siya ng yeast o lebadura. Ipinaliwanag niya ang mga mekanismo ng autophagy sa yeast at ipinakita na ang masusing mekanismong ito ay parehas sa gina-gamit ng ating mga cell.
Dahil sa nadiskubre ni Ohsumi, nagkaroon tayo ng bagong kaalaman tungkol sa kung paano inire-recycle ng mga cell ang mga nilalaman nito. Nabuksan nito ang bagong pag-unawa sa kahalagahan ng autophagy sa mga prosesong pisiyolohiko, tulad ng adaptasiyon sa kagutuman o response sa impeksiyon.
Nakapagdudulot ng karamdaman ang mga mutation sa autophagy genes. Ang autophagic process ay sangkot sa iilang kondisyon tulad ng cancer at neurological diseases.
DEGRADATION
Ang degradation ay isang pangunahing tungkulin sa lahat ng living cells
Noong mid-1950s naobserbahan ng mga siyentipiko ang isang bagong natatanging cellular compartment, o isang organelle, na kinapalolooban ng mga enzyme na tumutunaw sa mga protein, carbohydrate, at lipid. Tinatawag itong lyso-some, at nagsisilbing workstation sa degradation ng cellular constituents.
Ginawaran si Christian de Duve, isang Belgian scientist, ng Nobel Prize in Physiology or Medicine noong 1974 dahil sa pagkatuklas niya sa lyso-some. Nakita sa mga bagong obserbasyon noong 1960s na posible rin matagpuan ang malalaking cellular content at buo-buong organelles sa loob ng lysosomes. Sa gayon, mahihinuhang may estratehiya ang mga cell na makapaghatid ng malalaking element sa lyso-some. Naisiwalat ng ibang biochemical at miscroscopic ana-lysis na mayroong bagong uri ng vesicle na naghahatid ng ‘cargo’ sa lysosome para sa proseso ng degradation (Figure 1.) Si Christian de Duve, ang scientist na nakadiskubre ng lysosome, ang lumikha ng terminong autophagy, “self-eating,” kung ito ay ilarawan. Tinawag ang bagong uri ng vesicle na “autophagosomes.”
Figure 1: Mayroong iba’t ibang “specialized compartments” ang ating mga cell. Isa sa iyon ang lysosome, na naglalaman ng mga enzyme na kailangan para sa digestion ng cellular contents. Bukod dito, nakita ang autophagosome, ang bagong uri ng vesicle, sa loob ng cell. Habang nabubuo ang autophagosome, binaba-lot nito ang mga cellular content tulad ng mga damaged protein at organelle. Nagsasanib ang autophagosome at lysosome, at doon ay sinisira ang mga content upang maging mas maliit. Nakapagbibi-gay sa cell ang prosesong ito ng nutrients at building blocks na kailangan sa renewal.
Noong 1970s at 1980s sinikap ng mga mananaliksik na mabigyang-linaw ang isa pang sistema ng protein degradation—ang “proteasome.” Sa larang na ito, ginawaran ng Nobel Prize in Chemistry sina Aaron Ciechanover, Avram Hershko, at Irwin Rose noong 2004 para sa “discovery of ubiquitin-mediated protein degradation.” Mahusay at paisa-isang idine-degrade ng proteasome ang mga protein, ngunit hindi naipakita ng mekanismong ito kung paano nawala sa mga cell ang mala-king protein complexes at si-rang organelles. Ang proseso ng autophagy na ba ang sagot? Kung oo, ano-ano ang mga mekanismo nito?
ISANG REBOLUSYONARYONG EKSPERIMENTO
Matagal nang aktibo si Yoshinori Ohsumi sa iba’t ibang larang pagda-ting sa pana-naliksik, ngunit nang nagbukas siya ng sariling la-boratoryo noong 1988, nagpokus siya sa pag-aaral ng protein degradation sa vacuole, isang organelle na katumbas ng lysosome sa human cells. Madaling pag-aralan ang yeast cells at dahil doon ay madalas gamiting model para sa human cells. Higit itong kapaki-pakinabang sa pagtukoy ng genes na mahalaga sa complex cellular pathways.
Ngunit isang malaking pagsubok ang hinarap ni Ohsumi: maliliit ang yeast cells at mahirap tukuyin ang inner structure nito sa microscope. Dahil dito, hindi siya agad nakasiguro kung nagtataglay ng autophagy ang nasabing organismo. Inilahad niya na kung masisira niya ang proseso ng degradation sa vacuole habang aktibo ang proseso ng autophagy, maiipon ang autophagosomes sa vacuole at makikita ito sa microscope. Nag-culture siya ng mutated yeast na walang vacuolar degradation enzymes at nagpukaw ng autophagy sa pama-magitan ng cell starvation. Kamangha-mangha ang naging resulta ng kanyang eksperimento. Sa loob ng ilang oras, napuno ang mga vacuole ng maliliit na vesicle na hindi na-degrade (Figure 2). Ang mga vesicle na ito ay autophagosomes. Pinatunayan ng eksperi-mento ni Ohsumi na mayroong autophagy sa yeast cells. Higit pa rito, nakabuo siya ng paraan upang matukoy at matangi ang key genes na sangkot sa prosesong ito. Inilathala ni Ohsumi ang mga resulta ng tagumpay na ito noong 1992.
Figure 2: Sa yeast (kaliwang panel), katumbas ng vacuole ang lysosome sa mammalian cells. Nakalikha si Ohsumi ng mga yeast na hindi nagtataglay ng vacuolar degradation enzymes. Nang ginutom ang yeast cells na ito, dali-daling naipon ang autophagosomes sa vacuole (gitnang panel). Pinatunayan ng kanyang ekspe-rimento na mayroong auto-phagy sa yeast. Kasunod nito, libo-libong yeast mutants ang pinag-aralan ni Ohsumi (right panel) at nakapagtukoy ng 15 gene na kailangan sa auto-phagy.
ANG PAGKATUKLAS SA AUTOPHAGY GENES
Nagamit ni Ohsumi ang mga yeast strain na pinag-ipu-nan ng autophagosomes. Hindi magaganap ang accumulation na ito kung hindi aktibo ang genes na kinakailangan sa autophagy. Ini-expose ni Ohsumi ang yeast cells sa kemikal na biglaang nagpapakilala ng mga mutation sa maraming genes, at doon ay nakapagpasimula siya ng autophagy. Gumana ang estratehiya niya! Sa loob ng isang taon mula nang madiskubre niya ang autophagy sa yeast, natukoy agad ni Oshumi ang mga pangunahing genes na kinakailangan sa autophagy. Sa kanyang mga sumunod na pag-aaral, ang mga protein na na-encode ng genes na ito ay nakilala. Nakita sa mga resulta na kontrolado ng serye ng mga protein at protein complex ang autophagy. Bawat isa sa mga ito ay nangangasiwa sa iba’t ibang yugto ng pagsisimula at pagbuo ng autophagosome (Figure 3).
Figure 3: Pinag-aralan ni Ohsumi ang tungkulin ng proteins na na-encode ng key autophagy genes. Isinaysay niya kung paano nakapagpapasimula ang stress signals ng autophagy, at ang mekanismong nagtutulak sa proteins at protein complexes sa iba-ibang yugto ng autophagosome formation.
AUTOPHAGY – ISANG MAHALAGANG
MEKANISMO SA ATING MGA CELL
Pagkatapos matukoy ang makinarya sa autophagy sa yeast, nananatili pa rin ang katanungang ito: Mayroon bang katumbas na mekanismong magkokontrol ng prosesong ito sa ibang organismo? Hindi nagtagal at napag-alamang parehas ang mga mekanismo sa ating mga cell. May akses na sa mga research tool na kailangan para sa pananaliksik ng kahalagahan ng autophagy sa mga tao.
Dahil kay Ohsumi at sa ibang mananaliksik na sumusunod sa kanyang yapak, alam na natin na responsable ang autophagy sa mga importanteng physiological function na kinakailangan ng cell degradation at recycling. Makapagbibigay ng “fuel” sa energy at building blocks renewal ng cellular components ang autophagy. Samakatuwid, esensiyal ito sa cellular response sa pagkagutom at iba pang uri ng stress. Pagkatapos ng impeksiyon, maaalis ng autophagy ang sari-saring intracellular bacteria at viruses. Nakapag-aambag ang autophagy sa pag-develop ng embryo at sa cell differentiation. Ginagamit din ng mga cell ang autophagy para alisin ang mga sirang protein at organelle. Mistula itong “quality control mechanism” na makatutulong na iwasan ang mga negatibong epekto ng aging o pagtanda.
Sinasabing may kaugnayan ang pagkaantala ng autophagy sa Parkinson’s Disease, Type 2 Diabetes, at ilan pang mga karamdaman ng matatanda.
Dagdag dito, nakapag-dudulot ng genetic diseases ang mutations sa autophagy genes. Iniuugnay naman ang pagkagulo sa autophagic machinery sa cancer. Masigasig ang mga mananaliksik ngayon sa pagbuo ng drogang tatargetin ang autophagy sa iba’t ibang karamdaman.
Higit 50 taon nang kilala ang autophagy ngunit ang pangunahing kahalagahan nito sa Physiology at Medisina ay nakilala lamang pagkatapos ng pananalisik ni Yoshinori Ohsumi noong 1990s.
Sa kanyang mga natuklasan kaya ginagawaran siya ng Nobel Prize in Physiology or Medicine ngayong taon.
Halaw ni Joana Cruz
