Piše: Brin Najžer
Vsi smo se v šoli naučili, da celice v našem telesu razpadajo in se obnavljajo. Celice uporabljajo veliko različnih mehanizmov, ki uničujejo in izdelujejo njihove sestavne dele. Čeprav se nam morda zdi nenavadno, da imajo celice znotraj sebe mehanizme, ki jih uničujejo, so ti procesi ključni za pravilno in zdravo delovanje celic. Eden izmed najbolj pomembnih mehanizmov je avtofagija, za razkritje delovanja katere je Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino leta 2016 prejel japonski znanstvenik Jošinori Osumi.
Avtofagija – jesti samega sebe
Beseda avtofagija pomeni jesti samega sebe, kar se na prvi pogled sliši nenavadno za opis procesa v celici. Vendar predstavlja enega najbolj pomembnih tovrstnih procesov saj, za razliko od drugih, avtofagija odstranjuje dolgožive proteine, velike makro-molekularne komplekse in celične organele, ki so se poškodovali ali so ostareli. Proces avtofagije moderira prebavo in recikliranje izrabljenih delov celice ter sodeluje pri številnih fizioloških procesih, pri katerih je potrebno odstraniti stare celične strukture in jih zamenjati z novimi. Pomembno vlogo igra tudi pri uničevanju tujih mikroorganizmov in strupenih proteinov, ki se lahko v telesu pojavijo zaradi bolezni ali zaradi procesa staranja. Gre torej za izredno pomemben proces, ki vpliva na celostno zdravje človeka.
Zgodba o odkrivanju procesov avtofagije sega v 50. leta prejšnjega stoletja, ko je Christian de Duve pri preiskovanju delovanja inzulina odkril membransko celično strukturo, ki jo je poimenoval lizosom. Nadaljnja raziskovanja so pokazala, da te membranske strukture vsebujejo žepke, v katerih se nahaja citoplazma in mitohondriji, ki so že začeli razpadati. S tem je de Duve ugotovil, da imajo te strukture zmožnost prebavljanja celične vsebine. Leta 1963 je v znanstvenem članku to proces poimenoval avtofagija. Za to, in druga odkrijta je bil de Duve eden izmed treh prejemnikov Nobelove nagrade za medicino za leto 1974.
Vendar pa znanstveniki niso mogli ugotoviti, kako ta proces deluje. Sprva so domnevali, da avtofagijo sproža prebavni stres kot posledica pomanjkanja hrane, vendar v znanstvenih krogih ni bilo velikega zanimanja za nadaljnje preučevanje.
Povečanje zanimanja za preučevanje procesa avtofagije
V zgodnjih 90. letih prejšnjega stoletja se je Jošinori Osumi, ki je bil takrat docent na univerzi v Tokiju, odločil, da bo poskusil odgovoriti na vprašanja o procesu avtofagije. Za svoj modelni organizem si je izbral navaden kvas. Tekom raziskav je odkril, da avtofagija poteka tudi v enoceličnih kvasovkah, zato se je odločil poiskati gen, ki naj bi ta proces sprožal. Leta 1993 je v strokovnem članku opisal kar 15 genov, ki so potrebni za aktivacijo avtofagije. V naslednjih nekaj letih je nekaj teh genov uspešno kloniral in s tem odkril funkcijo njihovih proteinov. Osumi je s svojimi sodelavci odkril tudi obstoj homolognih genov (takšnih, ki opravljajo enako funkcijo) pri sesalcih. Po objavi teh odkritij se je zanimanje za raziskovanje avtofagije izredno povečalo in avtofagija je postala eno najbolj raziskovanih področij v biomedicini.
Na podlagi odkritij Jošinore Osumija so kasneje znanstveniki odkrili več različnih vrst avtofagije. Prav tako danes vemo, da avtofagija znotraj celic poteka ves čas ter vpliva na celično homeostazo. Proces igra važno vlogo tudi pri razvoju celic pri zarodkih in za diferenciacijo celic v postopku razvoja zarodka. Avtofagija se aktivira pri različnih oblikah stresa kot predpriprava na morebitne poškodbe celice in potrebno obnovo, sposobnost odstranjevanja netopljivih proteinskih skupkov, ki so strupeni za celice, pa odpira nova področja raziskovanja nevrodegenerativnih boleznih, pri katerih je to pogost pojav.
Posebej je potrebno izpostaviti tudi vlogo, ki jo avtofagija igra pri uničevanju invazivnih mikroorganizmov, saj njeno delovanje ne samo uničuje te organizme, ampak tudi pomaga aktivirati naš imunski sistem. Po drugi plati pa so mnogi virusi in bakterije razvili kompleksne strategije, kako se izogniti takšnih celičnim procesom, ter celo lahko izrabijo avtofagijo za lastno rast.
Nadaljnje preučevanje je torej izrednega pomena, kar je poudarila tudi Nobelova komisija ko je podelila nagrado Jošinori Osumiju za odkritje genov, povezanih z avtofagijo in za razlago njenega molekularnega delovanja.