Початок жовтня 2017 року відзначився Нобелівським тижнем, упродовж якого офіційно оголошувалися цьогорічні нобеліати в різних галузях. Так, Нобелівську премію в галузі фізіології і медицини було присуджено Джеффрі Голлу, Майклу Росбашу й Майклу Янгу (з формулюванням «за відкриття молекулярного механізму, що контролює циркадні ритми»), а Нобелівську премію в галузі хімії – Жакові Дюбоше, Йоахіму Франку та Річарду Гендерсону («за розвиток кріоелектронної мікроскопії для визначення структури біомолекул у рочинах при високій роздільній здатності»). Ці досягнення, нагороджені найпрестижнішою у світі науковою премією, в ефірі програми «Ранкова хвиля» радіостанції «Громадське радіо» прокоментував науковий співробітник відділу нервово-м’язової фізіології Інституту фізіології імені О.О. Богомольця НАН України кандидат біологічних наук Олексій Болдирєв.
Циркадні ритми (які часто називають також біоритмами) вивчали та продовжують вивчати багато науковців. Нобеліатам же належить відкриття саме генетичного механізму регуляції біоритмів у кожній клітині живого організму. Троє лауреатів свого часу (а перші їхні роботи за цим напрямом датуються 1970-тими рр.) змогли розшифрувати відкритий іще до них ген, який відповідає за цю регуляцію, напрацювати закодований ним білок і дослідити згаданий механізм. «Таким чином вони дізналися, як же клітина, в якої немає жодного годинника, може все-таки відраховувати час, причому досить точно», – говорить О. Болдирєв. Як було виявлено під час експериментів із мухами дрозофілами (класичним об’єктом генетичних досліджень), такий молекулярний годинник працює з частотою приблизно 24 години (як правило, коливається між значеннями 23,5 та 24,5 години), орієнтуючись на чергування світлої і темної пір доби. В людському організмі існують додаткові регулятори, зокрема так зване надперехресне ядро в головному мозку. Якщо з цього ядра виділити окремі клітини й помістити їх до чашки Петрі, вони все одно функціонуватимуть за звичним ритмом. Саме особливості роботи надперехресного ядра роблять людину «денною твариною». Результати досліджень, удостоєні Нобелівської премії, безпосередньо пов’язані зі збереженням здоров’я людини, оскільки визначають відповідність активності генетично закладеним циркадним ритмам (а отже, й необхідність регулярного відпочинку та щоденного щонайменш восьмигодинного сну) однією зі складових здорового способу життя. «Людина багато чого може змінити у своїй поведінці, адже ссавці – взагалі досить лабільні організми з пластичною нервовою системою, яка може адаптуватися до різних умов. Проте не тільки нервові, але й усі інші клітини мають власний циркадний годинник, який регулює всі процеси – від виділення гормонів до скорочення стінок судин. Ви можете привчити себе працювати вночі і спати вдень. Але річ у тім, що сон – не єдиний механізм, пристосований до біологічного годинника. Поблизу надперехресного ядра виділяється гормон мелатонін. Його виділення відбувається в темряві. Тож якщо ви спите вдень, то мелатоніну виділяється значно менше, ніж потрібно. А він регулює дуже багато важливих процесів в організмі. Крім того, мелатонін є кардіопротектором. Нещодавно було показано (в тому числі й роботами Інституту фізіології імені О.О. Богомольця НАН України), що мелатонін дійсно захищає серце від перевантажень», – пояснює вчений. Відповідаючи на запитання ведучих, О. Болдирєв підкреслив, що генетичні технології, які створюватимуться на основі отриманих результатів у галузі вивчення циркадних ритмів, мають бути спрямовані передусім не на експерименти з адаптацією людини до існування за іншими біологічними циклами, а на редагування пошкоджених генів, неналежне функціонування яких призводить до різних патологічних відхилень, зокрема порушень сну. Саме до цього зараз наближаються біологія та медицина.
Відзначена ж Нобелівською премією в галузі хімії технологія, яку не так давно було взято на озброєння науковими дослідженнями у світі, – кріоелектронна мікроскопія – дає змогу отримати високоякісні тривимірні зображення окремих молекул і білків (так звані електронограми – віддалений аналог фотографії) за допомогою спрямування пучка електронів на той чи інший об’єкт (препарат, речовину, клітину тощо). Завдяки згаданій технології вдається докладно «роздивитися» внутрішню структуру досліджуваного об’єкта. Раніше з цією метою застосовували метод кристалографії, що передбачав використання рентгенівського опромінення. Однак він був придатний для вивчення обмеженої кількості об’єктів. Для нейрофізіології, в галузі якої працює О. Болдирєв, кріоелектронна мікроскопія має особливе значення, оскільки дає змогу отримати зображення таких досить складних для дослідження об’єктів, як мембранні білки, розташовані на поверхні клітин.
Більше дивіться і слухайте за посиланням:
https://www.youtube.com/watch?v=Xnx6yzxbdPY
З популярною інформацією про відзначені досягнення можна ознайомитися на офіційному сайті Нобелівської премії – за посиланнями:
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2017/press.html (фізіологія і медицина)
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2017/press.html
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2017/popular-chemistryprize2017.pdf (хімія)