Ki je prejel Nobelovo nagrado za biologijo. Nobelova nagrada za medicino podeljena za odkritje mehanizmov cirkadianih ritmov

Kako deluje biološka ura telesa. Za kaj so ga dali? Nobelova nagrada v medicini leta 2017

Jeffrey Hall, Michael Rozbash in spletno mesto Michaela Younga

Trije ameriški znanstveniki so si razdelili najvišjo znanstveno nagrado za raziskave mehanizma notranjih ur v živih organizmih

Življenje na Zemlji je prilagojeno vrtenju našega planeta okoli Sonca. Že vrsto let vemo, da v živih organizmih, vključno s človekom, obstajajo biološke ure, ki pomagajo predvidevati cirkadiani ritem in se mu prilagajati. Toda kako točno ta ura deluje? Ameriški genetiki in kronobiologi so lahko pogledali v notranjost tega mehanizma in osvetlili njegovo skrito delovanje. Njihova odkritja pojasnjujejo, kako rastline, živali in ljudje prilagajajo svoje biološke ritme, da se sinhronizirajo z dnevnim ciklom vrtenja Zemlje.

Z uporabo vinskih mušic kot testnih organizmov so dobitniki Nobelove nagrade za leto 2017 izolirali gen, ki nadzoruje normalni cirkadiani ritem v živih bitjih. Pokazali so tudi, kako ta gen kodira beljakovino, ki se ponoči kopiči v celici in čez dan razpade ter jo tako prisili, da vzdržuje ta ritem. Kasneje so identificirali dodatne beljakovinske komponente, ki nadzorujejo samovzdrževalni urni mehanizem znotraj celice. In zdaj vemo, da biološka ura deluje po istem principu tako v posameznih celicah kot v večceličnih organizmih, kot je človek.

Zahvaljujoč izjemni natančnosti naša notranja ura prilagodi našo fiziologijo tako različnim fazam dneva – zjutraj, popoldne, zvečer in ponoči. Ta ura toliko uravnava pomembne funkcije, kot so vedenje, ravni hormonov, spanje, telesna temperatura in metabolizem. Naše dobro počutje trpi, če zunanje okolje in notranja ura nista usklajena. Primer je tako imenovani jet lag, ki se pojavi pri popotnikih, ki se premaknejo iz enega časovnega pasu v drugega, nato pa se dolgo časa ne morejo prilagoditi menjavi dneva in noči. Spijo podnevi in ​​ne morejo spati v temi. Danes obstaja tudi veliko dokazov, da kronično neskladje med načinom življenja in naravnimi bioritmi povečuje tveganje za različne bolezni.

Naše notranje ure ni mogoče pretentati

Eksperiment Nobelovega odbora Jean-Jacquesa d'Hortoisa de Mairana

Večina živih organizmov se jasno prilagaja dnevnim spremembam okolju. Eden prvih, ki je v 18. stoletju dokazal prisotnost te prilagoditve, je bil francoski astronom Jean-Jacques d'Ortois de Mairan. Opazoval je grm mimoze in odkril, da se njeni listi čez dan obračajo proti soncu in se zapirajo Znanstvenik se je spraševal, kaj bi se zgodilo, če bi bila rastlina v stalni temi, raziskovalec pa je ugotovil, da je sončna svetloba, se listi poskusne mimoze še naprej običajno premikajo. Kot se je izkazalo, imajo rastline svojo notranjo uro.

Novejše raziskave so pokazale, da ne samo rastline, ampak tudi živali in ljudje podrejamo biološki uri, ki pomaga prilagoditi našo fiziologijo dnevnim spremembam. Ta prilagoditev se imenuje cirkadiani ritem. Izraz izvira iz latinske besede circa – »približno« in dies – »dan«. Toda kako natančno deluje ta biološka ura, je dolgo ostala skrivnost.

Odkritje "urnega gena"

V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je ameriški fizik, biolog in psihogenetik Seymour Benzer skupaj s svojim študentom Ronaldom Konopko raziskoval, ali je mogoče izolirati gene, ki nadzorujejo cirkadiani ritem pri vinskih mušicah. Znanstveniki so lahko dokazali, da mutacije v njim neznanem genu motijo ​​ta ritem pri poskusnih žuželkah. Imenovali so ga periodni gen. Toda kako je ta gen vplival na cirkadiani ritem?

Dobitniki Nobelove nagrade za leto 2017 so izvajali tudi poskuse na vinskih mušicah. Njihov cilj je bil odkriti mehanizem notranje ure. Leta 1984 sta Jeffrey Hall in Michael Rozbash, ki sta tesno sodelovala na Univerzi Brandeis v Bostonu, ter Michael Young na Univerzi Rockefeller v New Yorku, uspešno izolirala gen obdobja. Hall in Rozbash sta nato odkrila, da se protein PER, ki ga kodira ta gen, kopiči v celicah ponoči in se čez dan uniči. Tako raven tega proteina niha v 24-urnem ciklu v skladu s cirkadianim ritmom. Odkrito je bilo "nihalo" notranje celične ure.

Samoregulacijski urni mehanizem

Poenostavljen diagram dela beljakovin v celici, ki uravnavajo cirkadiani ritem Nobelov odbor

Naslednji ključni cilj je bil razumeti, kako lahko te cirkadiane oscilacije nastanejo in se ohranijo. Hall in Rozbash sta predlagala, da protein PER blokira aktivnost periodnega gena med dnevnim ciklusom. Verjeli so, da lahko protein PER skozi zaviralno povratno zanko občasno zavira lastno sintezo in s tem uravnava svoje ravni v neprekinjenem cikličnem ritmu.

Za izdelavo tega čudnega modela je manjkalo le nekaj elementov. Da bi blokirali aktivnost periodnega gena, bi moral protein PER, proizveden v citoplazmi, doseči celično jedro, kjer je genetski material. Poskusi Halla in Rozbasha so pokazali, da se ta protein dejansko kopiči v jedru ponoči. Toda kako pride tja? Na to vprašanje je leta 1994 odgovoril Michael Young, ki je odkril drugi ključni »gen ure«, ki kodira protein TIM, potreben za vzdrževanje normalnega cirkadianega ritma. S preprostim in elegantnim delom je pokazal, da lahko, ko je TIM vezan na PER, oba proteina vstopita v celično jedro, kjer dejansko blokirata periodični gen, da bi zaprl zaviralno povratno zanko.

Ta regulativni mehanizem je pojasnil, kako je prišlo do tega nihanja ravni. celični protein, vendar še vedno ni odgovoril na vsa vprašanja. Na primer, ugotoviti je bilo treba, kaj nadzoruje pogostost dnevnih nihanj. Da bi rešil ta problem, je Michael Young izoliral še en gen, ki kodira protein DBT, ki zadržuje kopičenje proteina PER. Tako je bilo mogoče razumeti, kako je to nihanje regulirano, da bi čim bolj sovpadlo s 24-urnim ciklom.

Ta odkritja današnjih nagrajencev so temelj ključnih principov delovanja biološke ure. Pozneje so odkrili še druge molekularne komponente tega mehanizma. Pojasnjujejo stabilnost njegovega delovanja in princip delovanja. Na primer, Hall, Rozbash in Young so odkrili dodatne proteine, potrebne za aktiviranje gena za obdobje, kot tudi mehanizem, s katerim dnevna svetloba sinhronizira telesno uro.

Vpliv cirkadianih ritmov na človeško življenje

Človeški cirkadiani ritem Nobelov odbor

Biološka ura je vpletena v številne vidike naše kompleksne fiziologije. Zdaj vemo, da vsi večcelični organizmi, vključno z ljudmi, uporabljajo podobne mehanizme za nadzor cirkadianih ritmov. Večina naših genov je reguliranih biološka ura Zato skrbno uglašen cirkadiani ritem prilagaja našo fiziologijo različnim fazam dneva. Zahvaljujoč temeljnemu delu današnjih treh Nobelovih nagrajencev je cirkadiana biologija prerasla v široko in dinamično področje raziskav, ki preučujejo vpliv cirkadianih ritmov na naše zdravje in dobro počutje. In dobili smo še eno potrditev, da je ponoči vseeno bolje spati, tudi če ste zagrizeni ponočnik. To je bolj zdravo.

Referenca

Geoffrey Hall– rojen leta 1945 v New Yorku, ZDA. Doktoriral je leta 1971 na Univerzi v Washingtonu (Seattle, Washington). Do leta 1973 je bil profesor na Kalifornijskem tehnološkem inštitutu (Pasadena, Kalifornija). Od leta 1974 dela na Univerzi Brandeis (Waltham, Massachusetts). Leta 2002 je začel sodelovati z Univerzo v Mainu.

Michael Rozbash– rojen leta 1944 v Kansas Cityju, ZDA. Doktoriral je na Massachusetts Institute of Technology (Cambridge, Massachusetts). Naslednja tri leta je bil doktorski študent na Univerzi v Edinburgu na Škotskem. Od leta 1974 dela na Univerzi Brandeis (Waltham, Massachusetts).

Michael Young– rojen leta 1949 v Miamiju, ZDA. Leta 1975 je končal doktorski študij na Univerzi v Teksasu (Austin, Teksas). Do leta 1977 je opravil podoktorski študij na Univerzi Stanford (Palo Alto, Kalifornija). Leta 1978 se je pridružil fakulteti Univerze Rockefeller v New Yorku.

Prevod materialov Kraljeve švedske akademije znanosti.

Nobelovo nagrado za fiziologijo in medicino leta 2017 so podelili za odkritje genov, ki določajo delovanje biološke ure – znotrajceličnega mehanizma, ki nadzoruje ciklična nihanja bioloških procesov, povezanih z menjavo dneva in noči. Vsakdanje življenje ali lastno vsem živim organizmom, od cianobakterij do višjih živali.

Seveda vsak znanstveni rezultat, ki je tako svetovno priznan, temelji na dosežkih svojih predhodnikov. Ideja o biološki uri se je prvič pojavila v 17. stoletju, ko je francoski astronom Jean Jacques de Meran odkril, da dnevni ritem gibanja rastlinskih listov ne izgine niti v temi: je strogo "programiran" in ni določeno z delovanjem okolja.

Od tega trenutka se je začelo raziskovanje pojava biološke ure. Izkazalo se je, da so skoraj vsi živi organizmi podvrženi cikličnim procesom z dnevnim ali skoraj dnevnim obdobjem. In tudi v odsotnosti glavnega zunanjega dejavnika sinhronizacije - menjave dneva in noči, organizmi še naprej živijo v skladu z dnevnim ritmom, čeprav je lahko obdobje tega ritma daljše ali krajše od dolžine dneva, odvisno od posamezne značilnosti.

Genetska osnova biološke ure je bila prvič postavljena v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so v vinski mušici odkrili gen Per (za piko). Avtorja tega odkritja sta Seymour Benzer in njegov študent Ronald Konopka iz Kalifornije Inštitut za tehnologijo, izvedel obsežen poskus, pri čemer je delal s stotinami laboratorijskih linij muh, pridobljenih s kemično mutagenezo. Znanstveniki so opazili, da je z enakim obdobjem osvetlitve pri nekaterih muhah obdobje cirkadianega ritma spanja in budnosti postalo bistveno krajše od običajnega dneva (19 ur) ali daljše (28 ur); poleg tega so bili odkriti »aritmiki« s popolnoma asinhronim ciklom. V poskusu prepoznavanja genov, ki nadzorujejo cirkadiani ritem pri vinskih mušicah, so znanstveniki dokazali, da so motnje v tem ritmu povezane z mutacijami v neznanem genu ali skupini genov.

Tako so bodoči nobelovci Hall, Rosbash in Young že imeli na voljo linije muh z genetsko pogojenimi spremembami v obdobju spanja in budnosti. Leta 1984 so ti znanstveniki izolirali in določili sekvenco želenega gena Per in ugotovili, da se raven proteina, ki ga kodira, dnevno spreminja, doseže vrhunec ponoči in pada čez dan.

To odkritje je dalo nov zagon raziskavam, katerih cilj je razumeti, zakaj mehanizmi cirkadiani ritmi deluje natanko tako in ne drugače, zakaj se lahko dnevna doba pri različnih posameznikih razlikuje, hkrati pa se izkaže, da je odporna na delovanje zunanji dejavniki kot je temperatura (Pittendrich, 1960). Tako je delo, opravljeno na cianobakterijah (modrozelenih algah), pokazalo, da se s povišanjem temperature za 10 ºС dnevno obdobje njihovih cikličnih presnovnih procesov spremeni le za 10–15%, medtem ko se po zakonih kemijske kinetike ta sprememba bi moralo biti skoraj za red večje! To dejstvo je postalo pravi izziv, saj morajo vse biokemične reakcije slediti pravilom kemijske kinetike.

Znanstveniki se zdaj strinjajo, da ostaja ritem cikličnih procesov precej stabilen, ker dnevni cikel določa več kot en gen. Leta 1994 je Young pri Drosophili odkril Tim gen, ki kodira protein, ki je vključen v povratno regulacijo ravni proteina PER. S povišanjem temperature se poveča proizvodnja ne le beljakovin, ki sodelujejo pri nastajanju cirkadianega cikla, temveč tudi drugih proteinov, ki ga zavirajo, posledično se delovanje biološke ure ne moti.

Osnovni mehanizmi cirkadianih ritmov so zdaj dovolj raziskani, čeprav veliko podrobnosti ostaja nepojasnjenih. Tako ni jasno, kako lahko v enem organizmu hkrati obstaja več "ur": kako potekajo procesi, ki se dogajajo z različna obdobja? Na primer v poskusih, ko so ljudje živeli v zaprtih prostorih ali v jami, ne da bi prejeli informacije o menjavi dneva in noči, njihovi telesni temperaturi, izločanju steroidni hormoni in drugi fiziološki parametri so bili ciklično nastavljeni na približno 25 ur. V tem primeru so se obdobja spanja in budnosti lahko spreminjala od 15 do 60 ur (Wever, 1975).

Študija cirkadianih ritmov je pomembna tudi za razumevanje delovanja telesa v ekstremnih razmerah, na primer na Arktiki, kjer v razmerah polarnega dneva in noči naravni dejavniki sinhronizacije cirkadianih ritmov ne delujejo. Obstajajo prepričljivi dokazi, da se med dolgotrajnim bivanjem v takih pogojih človekovi cirkadiani ritmi številnih funkcij bistveno spremenijo (Moshkin, 1984). Zdaj se zavedamo, da ima lahko ta dejavnik izrazite učinke na zdravje ljudi, poznavanje molekularne osnove cirkadianih ritmov pa bi moralo pomagati identificirati genske različice, ki bodo "koristne" pri delu v polarnih razmerah.

A znanje o bioritmih ni pomembno le za polarne raziskovalce. Cirkadiani ritmi vplivajo na naše presnovni procesi, delo imunski sistem in proces vnetja, na krvni tlak, telesno temperaturo, delovanje možganov in še veliko več. Učinkovitost nekaterih zdravil in njihova stranski učinki. Kadar pride do prisilnega neskladja med notranjo in zunanjo »uro« (na primer zaradi leta na dolge razdalje ali dela v nočni izmeni), lahko opazimo različne motnje v delovanju telesa, od motnje prebavila in srčno-žilnega sistema do depresije, kar poveča tudi tveganje za nastanek raka.

Literatura

PITTENDRIGH C.S. Cirkadiani ritmi in cirkadiana organizacija živih sistemov Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 1960; 25: 159-84.

Wever, R. (1975). "Cirkadiani večoscilatorni sistem človeka." Int J Chronobiol. 3 (1): 19–55.

Moshkin M.P. Vpliv režima naravne svetlobe na bioritme polarnih raziskovalcev // Human Physiology. 1984, 10 (1): 126-129.

Pripravila Tatyana Morozova

2. oktobra 2017 je Nobelov odbor objavil imena dobitnikov Nobelove nagrade za leto 2017 za fiziologijo ali medicino. 9 milijonov švedskih kron si bodo enakomerno razdelili ameriški biologi Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash in Michael W. Young za odkritje molekularnega mehanizma biološke ure, torej neskončno zankastega cirkadianega ritma življenja organizmov, vključno z ljudi.

Skozi milijone let se je življenje prilagajalo rotaciji planeta. Že dolgo je znano, da imamo notranjo biološko uro, ki predvideva in se prilagaja času dneva. Zvečer želim zaspati, zjutraj pa se želim zbuditi. Hormoni se sproščajo v kri strogo po urniku, človekove sposobnosti / vedenje - koordinacija, hitrost reakcije - pa so odvisne tudi od časa dneva. Toda kako deluje ta notranja ura?

Odkritje biološke ure pripisujejo francoskemu astronomu Jean-Jacquesu de Meranu, ki je v 18. stoletju opazil, da se listi mimoze podnevi odpirajo proti Soncu, ponoči pa zapirajo. Spraševal se je, kako bi se rastlina obnašala, če bi jo postavili v trdi temi. Izkazalo se je, da je mimoza tudi v temi sledila načrtu – kot bi imela notranjo uro.

Kasneje so takšne bioritme našli tudi pri drugih rastlinah, živalih in ljudeh. Skoraj vsi živi organizmi na planetu se odzivajo na Sonce: cirkadiani ritem je tesno vgrajen v zemeljsko življenje, v metabolizem vsega življenja na planetu. Toda kako ta mehanizem deluje, je ostala skrivnost.

Nobelovi nagrajenci so izolirali gen, ki nadzoruje dan biološki ritem, pri vinskih mušicah (ljudje in muhe imamo veliko skupnih genov zaradi prisotnosti skupnih prednikov). Svoje prvo odkritje so naredili leta 1984. Odkriti gen je dobil ime obdobje.

Gene obdobje kodira protein PER, ki se ponoči kopiči v celicah in se čez dan uniči. Koncentracija beljakovin PER se spreminja po 24-urnem urniku v skladu s cirkadianim ritmom.

Nato so identificirali dodatne komponente proteina in v celoti odkrili samovzdrževalni intracelularni mehanizem cirkadianega ritma - v tem edinstvenem odzivu protein PER blokira aktivnost genov obdobje, to pomeni, da PER sam blokira sintezo, vendar se tekom dneva postopoma razgradi (glejte diagram zgoraj). To je samozadosten mehanizem z neskončno zanko. Po istem principu deluje tudi pri drugih večceličnih organizmih.

Po odkritju gena pripadajoči protein in skupni mehanizem Delovanje notranje ure manjkalo še nekaj koščkov sestavljanke. Znanstveniki so vedeli, da se protein PER ponoči kopiči v celičnem jedru. Vedeli so tudi, da ustrezna mRNA nastaja v citoplazmi. Ni bilo jasno, kako beljakovina pride iz citoplazme v celično jedro. Leta 1994 je Michael Young odkril še en gen brezčasen, ki kodira protein TIM, potreben tudi za normalno delovanje notranja ura. Dokazal je, da če se TIM veže na PER, potem lahko par proteinov prodre v celično jedro, kjer blokira aktivnost genov. obdobje, s čimer se zapre neskončni cikel proizvodnje beljakovin PER.

Izkazalo se je, da ta mehanizem prilagaja našo notranjo uro času dneva z izjemno natančnostjo. Ureja različne kritične funkcije telesa, vključno s človeškim vedenjem, nivojem hormonov, spanjem, telesno temperaturo in metabolizmom. Oseba se slabo počuti, če pride do začasne razlike med zunanje razmere in svojo notranjo biološko uro, na primer pri potovanju na dolge razdalje v različnih časovnih pasovih. Obstajajo tudi dokazi, da je kronično neskladje med načinom življenja in notranjo uro povezano s povečano tveganje pojav različnih bolezni, vključno s sladkorno boleznijo, debelostjo, rakom in boleznimi srca in ožilja.

Kasneje je Michael Young identificiral še en gen dvojni čas, ki kodira protein DBT, ki upočasni kopičenje proteina PER v celici in omogoči telesu natančnejšo prilagoditev na 24-urni dan.

V naslednjih letih sedanji Nobelovi nagrajenciče so podrobneje preučili vpletenost drugih molekularnih komponent v cirkadiani ritem, so našli dodatne proteine, ki sodelujejo pri aktivaciji genov obdobje, ter odkrili tudi mehanizme, kako svetloba pomaga sinhronizirati biološko uro z zunanjimi okoljskimi pogoji.

Od leve proti desni: Michael Rozbash, Michael Young, Geoffrey Hall

Raziskave mehanizma notranje ure še zdaleč niso končane. Poznamo samo glavne dele mehanizma. Cirkadijska biologija - preučevanje notranje ure in cirkadianega ritma - se je pojavila kot ločena smer razvoja raziskovanje. In vse to se je zgodilo po zaslugi treh aktualnih Nobelovih nagrajencev.

Strokovnjaki že nekaj let razpravljajo o tem, da bi molekularni mehanizem cirkadianih ritmov prejel Nobelovo nagrado - in zdaj se je ta dogodek končno zgodil.

Nobelova nagrada za fiziologijo ali medicino. Njegov lastnik je postala skupina znanstvenikov iz ZDA. Michael Young, Jeffrey Hall in Michael Rosbash so prejeli nagrado Discovery molekularni mehanizmi ki nadzorujejo cirkadiani ritem.

Po oporoki Alfreda Nobela nagrado prejme "kdor naredi pomembno odkritje" na tem področju. Uredniki TASS-DOSSIERja so pripravili gradivo o postopku podelitve te nagrade in njenih nagrajencih.

Podelitev nagrade in predlaganje kandidatov

Za podelitev nagrade je odgovorna Nobelova skupščina Karolinskega inštituta s sedežem v Stockholmu. Skupščino sestavlja 50 profesorjev inštituta. Njegovo delovno telo je Nobelov odbor. Sestavlja ga pet ljudi, ki jih izvoli skupščina izmed svojih članov za tri leta. Skupščina se sestane večkrat letno, da razpravlja o kandidatih, ki jih izbere komisija, in prvi ponedeljek v oktobru z večino glasov izvoli nagrajenca.

Pravico predlaganja za nagrado imajo znanstveniki različne države, vključno s člani Nobelove skupščine Karolinskega inštituta in dobitniki Nobelovih nagrad za fiziologijo in medicino ter za kemijo, ki so prejeli posebna povabila Nobelovega odbora. Kandidate je mogoče predlagati od septembra do 31. januarja naslednje leto. Za nagrado v letu 2017 je prijavljenih 361 kandidatov.

Laureati

Nagrado podeljujejo od leta 1901. Prvi nagrajenec je bil nemški zdravnik, mikrobiolog in imunolog Emil Adolf von Behring, ki je razvil metodo imunizacije proti davici. Leta 1902 je nagrado prejel Ronald Ross (Velika Britanija), ki je proučeval malarijo; leta 1905 - Robert Koch (Nemčija), ki je preučeval povzročitelje tuberkuloze; leta 1923 - Frederick Banting (Kanada) in John MacLeod (Velika Britanija), ki sta odkrila insulin; leta 1924 - ustanovitelj elektrokardiografije, Willem Einthoven (Nizozemska); leta 2003 sta Paul Lauterbur (ZDA) in Peter Mansfield (UK) razvila metodo slikanja z magnetno resonanco.

Po mnenju Nobelovega odbora Karolinskega inštituta je še vedno najbolj znana nagrada iz leta 1945, ki so jo prejeli Alexander Fleming, Ernest Chain in Howard Florey (Velika Britanija), ki so odkrili penicilin. Nekatera odkritja so sčasoma izgubila pomen. Med njimi je metoda lobotomije, ki se uporablja pri zdravljenju mentalna bolezen. Za njegov razvoj je leta 1949 nagrado prejel Portugalec António Egas-Moniz.

Leta 2016 je nagrado prejel japonski biolog Yoshinori Ohsumi »za odkritje mehanizma avtofagije« (procesa, ko celica predeluje nepotrebne vsebine v sebi).

Po podatkih Nobelove spletne strani je danes na seznamu dobitnikov 211 ljudi, med njimi 12 žensk. Med nagrajenci sta dva naša rojaka: fiziolog Ivan Pavlov (1904; za delo na področju fiziologije prebave) ter biolog in patolog Ilja Mečnikov (1908; za raziskave imunosti).

Statistika

V letih 1901–2016 je bila nagrada za fiziologijo ali medicino podeljena 107-krat (v letih 1915–1918, 1921, 1925, 1940–1942 Nobelova skupščina Karolinskega inštituta ni mogla izbrati nagrajenca). 32-krat sta si nagrado razdelila dva nagrajenca in 36-krat trije. Povprečna starost nagrajenci so stari 58 let. Najmlajši je Kanadčan Frederick Banting, ki je nagrado prejel leta 1923 pri 32 letih, najstarejši je 87-letni Američan Francis Peyton Rose (1966).

Nobelovo nagrado za medicino ali fiziologijo 2017 so prejeli trije Američani - Geoffrey Hall, Michael Rozbash in Michael Young - za raziskave molekularnih mehanizmov, odgovornih za cirkadiane ritme, torej biološko uro z dnevno periodo. Prenos je potekal na spletni strani Nobelovega odbora.

Leta 1984 sta Hall in Rozbash z Univerze Brandeis v Bostonu in Young z Univerze Rockefeller v New Yorku delala z vinskimi mušicami in odkrila gen za obdobje, ki nastavlja biološko uro. Znanstveniki so pozneje ugotovili, da ta gen kodira protein PER, ki se čez noč kopiči v telesu in se čez dan uniči. Tako so raziskovalci zaključili, da ravni beljakovin med 24-urnim ciklom nihajo.

Nobelovi nagrajenci so predlagali, da PER zavira aktivnost periodnega gena in tvori negativno povratno zanko. V tem mehanizmu sodeluje drugi gen, brezčasen, ki kodira protein TIM. Slednji se veže na PER, nastali kompleks pa prodre v celično jedro, kjer blokira ustrezno DNA. Protein DBT, ki ga kodira dvojni gen, ki ga je odkril Yang, je odgovoren za razgradnjo PER.

»Cirkadiani ali cirkadijski ritmi se pojavljajo v skoraj vseh organizmih na zemlji. Čeprav so bila odkritja, ki so prinesla Nobelovo nagrado, narejena na vinskih mušicah, so mehanizmi cirkadiane regulacije zelo stari in se izvajajo na podoben način v zelo različnih organizmih – kot so rože, žuželke in sesalci,« je Forbes pojasnil pomen odkritje, ki ga je opazil Nobelov odbor, vodja genetskega laboratorija - celična terapija, Inštitut za regenerativno medicino, Moskovska državna univerza, dr. medicinske vede Pavel Makarevič. Dodal je, da je raziskava Halla, Rozbasha in Younga tako koristna za preučevanje cirkadianih ritmov ljudi: »V naši nenehno rastoči civilizaciji motnje cirkadianih ritmov zmanjšujejo učinkovitost ljudi, ki morajo delati zunaj običajnega cikla dneva in noči. , njihove napake pa lahko vodijo do usodnih posledic. To so mnoga nova področja človeškega delovanja: dnevne straže, cirkumpolarna območja in, kar je najpomembnejše, vesolje!«

Celotne izgube ameriškega gospodarstva zaradi posledic motenj spanja (vključno z odsotnostjo z dela, industrijskimi nesrečami in izgubo produktivnosti) so bile že leta 2001 ocenjene na 150 milijard dolarjev. Študija RAND o vplivu pomanjkanja spanja na ameriško gospodarstvo je ocenila izgube od 226 do 411 milijard dolarjev za leto 2016, odvisno od scenarija. Drugo mesto je zasedla Japonska z gospodarskimi izgubami, ocenjenimi na 75-139 milijard dolarjev, izgube v Nemčiji, Veliki Britaniji in Kanadi pa na desetine milijard. Velja pa poudariti, da je pomanjkanje spanja lahko posledica tako nespečnosti kot fizične nezmožnosti spanja zaradi natrpanega urnika.

Tako so raziskovalci razkrili skrivnost "notranje celične ure" in pokazali, kako ta mehanizem deluje. Avtonomne "notranje ure" so bistvenega pomena za prilagajanje in pripravo našega telesa na različne faze dneva, nadzorujejo spanje, hormonske ravni, temperaturo in metabolizem. Pravilno delujoči ritmi so pomembni za zdravje ljudi, so poudarili avtorji dela. "Njihova odkritja pojasnjujejo, kako rastline, živali in ljudje prilagajajo svoje biološke ritme, da se sinhronizirajo z ritmi Zemlje," je dejal Nobelov zbor. Rozbash sam v intervjuju Medicinski inštitut Howard Hughes je leta 2014 dejal, da cirkadiani sistem določa "dovzetnost za bolezni, stopnjo rasti in velikost plodov." "Prizadene skoraj vse dele človeškega telesa," je opozoril znanstvenik.

"Po temeljnem delu treh nagrajencev se je cirkadiana biologija pojavila kot široko in dinamično področje raziskav s posledicami za naše zdravje in dobro počutje," so pojasnili predstavniki Nobelove nagrade. Nobelov odbor nagrajence do razglasitve hrani v strogi tajnosti. Tako je med tiskovno konferenco, na kateri so razglasili prejemnike nagrade, član Nobelove skupščine Karolinskega inštituta, ki je odgovoren za podelitev nagrade, dejal, da ko je Rosbasha obvestil, da je prejel nagrado, je znanstvenik odgovoril: "Šališ se."

Podelitev nagrad bo 10. decembra, na dan smrti švedskega podjetnika in izumitelja Alfreda Nobela. Štiri od petih nagrad, ki so mu bile zapuščene - na področju fiziologije ali medicine, fizike, kemije in literature - bodo podeljene v Stockholmu. Nagrada za mir se po volji njenega ustanovitelja podeli na isti dan, vendar v Oslu. Znesek vsake nagrade bo 9 milijonov švedskih kron (1 milijon dolarjev). Nagrado bo zmagovalcem izročil švedski kralj Karl XVI. Gustav.