La Semana Nobel anual en Estocolmo comenzó con el anuncio de los ganadores del premio en Fisiología o Medicina el lunes. declaró que los investigadores Michael Rosbash y Michael Young fueron honrados en esta nominación para 2017 por

el descubrimiento de mecanismos moleculares que controlan los ritmos circadianos: fluctuaciones cíclicas en la intensidad de varios procesos biológicos asociados con el cambio de día y noche.

La vida en la Tierra está adaptada a la rotación del planeta. Durante mucho tiempo se ha establecido que todos los organismos vivos, desde las plantas hasta los humanos, tienen un reloj biológico que permite que el cuerpo se adapte a los cambios que ocurren durante el día en el medio ambiente. Las primeras observaciones en esta área se realizaron a principios de nuestra era, la investigación más profunda comenzó en el siglo XVIII.

En el siglo XX, los ritmos circadianos de las plantas y los animales se habían estudiado bastante, pero seguía siendo un secreto cómo funcionaba exactamente el "reloj interno". Este secreto fue revelado a los genetistas y cronobiólogos estadounidenses Hall, Rosbash y Yang.

Las moscas de la fruta se han convertido en un organismo modelo para la investigación. Un equipo de investigadores logró encontrar en ellos un gen que controla los ritmos biológicos.

Los científicos han descubierto que este gen codifica una proteína que se acumula en las células durante la noche y se destruye durante el día.

Posteriormente, identificaron otros elementos responsables de la autorregulación del "reloj celular" y demostraron que el reloj biológico funciona de manera similar en otros organismos multicelulares, incluido el humano.

El reloj interno adapta nuestra fisiología a momentos del día completamente diferentes. Nuestro comportamiento, el sueño, el metabolismo, la temperatura corporal, los niveles hormonales dependen de ellos. Nuestro bienestar se deteriora cuando hay una discrepancia entre el trabajo del reloj interno y el medio ambiente. Entonces, el cuerpo reacciona a un cambio brusco en la zona horaria con insomnio, fatiga y dolor de cabeza. El síndrome del jet lag, jet lag, está incluido en la Clasificación Internacional de Enfermedades desde hace varias décadas. El desajuste del estilo de vida con los ritmos dictados por el cuerpo conduce a un mayor riesgo de desarrollar muchas enfermedades.

Los primeros experimentos documentados con relojes internos fueron realizados en el siglo XVIII por el astrónomo francés Jean-Jacques de Meran. Descubrió que las hojas de la mimosa caen con la llegada de la oscuridad y se enderezaban nuevamente por la mañana. Cuando de Meran decidió probar cómo se comportaría la planta sin acceso a la luz, resultó que las hojas de mimosa caían y se levantaban independientemente de la luz; estos fenómenos estaban asociados con un cambio en la hora del día.

Más tarde, los científicos descubrieron que otros organismos vivos también tienen fenómenos similares que ajustan el cuerpo a los cambios en las condiciones durante el día.

Fueron llamados ritmos circadianos, de las palabras circa - "alrededor" y muere - "día". En la década de 1970, el físico y biólogo molecular Seymour Benzer se preguntó si se podría identificar el gen que controla los ritmos circadianos. Se las arregló para hacer esto, el gen se llamó período, pero el mecanismo de control seguía siendo desconocido.

En 1984, Hall, Rooibach y Young lograron reconocerlo.

Aislaron el gen necesario y encontraron que es responsable de la acumulación y destrucción de la proteína asociada a él (PER) en las células, según la hora del día.

La siguiente tarea de los investigadores fue comprender cómo se generan y mantienen las fluctuaciones circadianas. Hall y Rosbash sugirieron que la acumulación de proteína bloquea la operación del gen, regulando así el contenido de proteína en las células.

Sin embargo, para bloquear el trabajo del gen, la proteína formada en el citoplasma debe llegar al núcleo celular, donde se encuentra el material genético. Resultó que PER se integra en el kernel por la noche, pero ¿cómo llega ahí?

En 1994, Young descubrió otro gen, atemporal, que codifica la proteína TIM, que es esencial para los ritmos circadianos normales.

Descubrió que cuando TIM se une a PER, pueden ingresar al núcleo celular, donde bloquean la operación del gen del período debido a la inhibición de la retroalimentación.

Pero aún quedaban algunas preguntas sin respuesta. Por ejemplo, ¿qué controlaba la frecuencia de las fluctuaciones circadianas? Young descubrió más tarde otro gen, doubletime, responsable de la formación de la proteína DBT, que retrasó la acumulación de la proteína PER. Todos estos descubrimientos han ayudado a comprender cómo se adaptan las fluctuaciones al ciclo diario de 24 horas.

Posteriormente, Hall, Rooibas y Young realizaron varios descubrimientos más que complementaron y refinaron los anteriores.

Por ejemplo, identificaron una serie de proteínas necesarias para activar el gen del período y también descubrieron el mecanismo por el cual el reloj interno se sincroniza con la luz.

Los más probables candidatos al Premio Nobel en esta área fueron la viróloga Yuan Chang y su esposo, oncólogo, quienes descubrieron el virus del herpes del octavo tipo asociado al sarcoma de Kaposi; el profesor Lewis Cantley, que descubrió las vías de señalización de las enzimas fosfoinositido-3-cinasa y estudió su función en el crecimiento tumoral, y el profesor , que realizó importantes contribuciones al análisis de datos de imágenes cerebrales.

En 2016, el ganador del premio japonés Yoshinori Ohsumi por el descubrimiento del mecanismo de la autofagia, el proceso de degradación y procesamiento de los desechos intracelulares.

2 de octubre de 2017 a las 17:08

Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2017: El mecanismo molecular del reloj biológico

• Ciencia popular,
• Biotecnología,
• Salud friki

El 2 de octubre de 2017, el Comité del Nobel anunció los nombres de los ganadores del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2017. Los biólogos estadounidenses Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young compartirán a partes iguales 9 millones de coronas suecas por su descubrimiento del mecanismo molecular del reloj biológico, es decir, el ritmo circadiano de bucle infinito de la vida de los organismos, incluido un persona.

Durante millones de años, la vida se ha adaptado a la rotación del planeta. Hace tiempo que se sabe que tenemos un reloj biológico interno que se anticipa y se adapta a la hora del día. Por la noche quiero quedarme dormido y por la mañana quiero despertarme. Las hormonas se liberan en la sangre de forma estrictamente programada, y las habilidades/comportamiento de una persona (coordinación, velocidad de reacción) también dependen de la hora del día. Pero, ¿cómo funciona este reloj interno?

El descubrimiento del reloj biológico se atribuye al astrónomo francés Jean-Jacques de Meran, quien en el siglo XVIII observó que las hojas de la mimosa se abren hacia el Sol durante el día y se cierran durante la noche. Se preguntó cómo se comportaría la planta si se colocara en la oscuridad total. Resultó que incluso en la oscuridad, la mimosa siguió el plan: era como si tuviera un reloj interno.

Más tarde, tales biorritmos se encontraron en otras plantas, animales y humanos. Casi todos los organismos vivos del planeta reaccionan al Sol: el ritmo circadiano está estrechamente integrado en la vida terrestre, en el metabolismo de toda la vida en el planeta. Pero cómo funciona este mecanismo sigue siendo un misterio.

Los premios Nobel han aislado un gen que controla el ritmo biológico diario en las moscas de la fruta (el hombre y la mosca tienen muchos genes comunes debido a la presencia de ancestros comunes). Hicieron su primer descubrimiento en 1984. El gen abierto fue nombrado período.

Gene período codifica la proteína PER, que se acumula en las células durante la noche y se destruye durante el día. La concentración de proteína PER cambia en un programa de 24 horas de acuerdo con el ritmo circadiano.

Luego identificaron componentes adicionales de la proteína y revelaron por completo el mecanismo intracelular autosuficiente del ritmo circadiano: en esta reacción única, la proteína PER bloquea la actividad del gen. período, es decir, PER bloquea la síntesis de sí mismo, pero se destruye gradualmente durante el día (ver diagrama arriba). Es un mecanismo de bucle infinito autosuficiente. Funciona con el mismo principio en otros organismos multicelulares.

Después del descubrimiento del gen, la proteína correspondiente y el mecanismo general del reloj interno, faltaban algunas piezas más del rompecabezas. Los científicos sabían que la proteína PER se acumula en el núcleo celular durante la noche. También sabían que el ARNm correspondiente se produce en el citoplasma. No estaba claro cómo llega la proteína del citoplasma al núcleo celular. En 1994, Michael Young descubrió otro gen eterno, que codifica la proteína TIM, que también es necesaria para el normal funcionamiento del reloj interno. Demostró que si TIM se une a PER, entonces un par de proteínas pueden infiltrarse en el núcleo celular, donde bloquean la actividad del gen. período, completando así un ciclo interminable de producción de proteína PER.

Resultó que este mecanismo adapta con exquisita precisión nuestro reloj interno a la hora del día. Regula varias funciones corporales críticas, incluido el comportamiento humano, los niveles hormonales, el sueño, la temperatura corporal y el metabolismo. Una persona se siente mal si hay una discrepancia temporal entre las condiciones externas y su reloj biológico interno, por ejemplo, cuando viaja largas distancias en diferentes zonas horarias. También hay evidencia de que un desajuste crónico entre el estilo de vida y el reloj interno está asociado con un mayor riesgo de varias enfermedades, como diabetes, obesidad, cáncer y enfermedades cardiovasculares.

Michael Young luego identificó otro gen doble tiempo, que codifica la proteína DBT, que ralentiza la acumulación de la proteína PER en la célula y permite que el cuerpo se ajuste con mayor precisión al día de 24 horas.

En años posteriores, los actuales premios Nobel arrojaron más luz sobre la participación de otros componentes moleculares en el ritmo circadiano, encontraron proteínas adicionales que están involucradas en la activación de genes. período, y también descubrió los mecanismos de cómo la luz ayuda a sincronizar el reloj biológico con las condiciones ambientales externas.

De izquierda a derecha: Michael Rosebash, Michael Young, Geoffrey Hall

La investigación sobre el mecanismo del reloj interno está lejos de terminar. Sólo conocemos las partes básicas del mecanismo. La biología circadiana, el estudio del reloj interno y el ritmo circadiano, ha surgido como un área de investigación separada y de rápido desarrollo. Y todo sucedió gracias a los tres actuales ganadores del Premio Nobel.

Los expertos han estado discutiendo durante varios años cuál será el Premio Nobel para el mecanismo molecular de los ritmos circadianos, y este evento finalmente sucedió.

Premio Nobel de Fisiología o Medicina. Sus dueños eran un grupo de científicos de los Estados Unidos. Michael Young, Jeffrey Hall y Michael Rosbash recibieron el premio por descubrir los mecanismos moleculares que controlan el ritmo circadiano.

Según el testamento de Alfred Nobel, el premio se otorga a "quien hace un descubrimiento importante" en este campo. Los editores de TASS-DOSIER han preparado material sobre el procedimiento para otorgar este premio y sus laureados.

Premiación y nominación de candidatos

La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska de Estocolmo es la encargada de otorgar el premio. La Asamblea está compuesta por 50 profesores del Instituto. Su órgano de trabajo es el Comité Nobel. Se compone de cinco personas elegidas por la asamblea de entre sus miembros por tres años. La Asamblea se reúne varias veces al año para discutir los candidatos seleccionados por el comité, y el primer lunes de octubre elige al laureado por mayoría de votos.

Los científicos de diferentes países tienen derecho a nominar para el premio, incluidos los miembros de la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska y los ganadores de los Premios Nobel en Fisiología o Medicina y en Química, que recibieron invitaciones especiales del Comité Nobel. Puede proponer candidatos desde septiembre hasta el 31 de enero del año siguiente. 361 personas postulan al premio en 2017.

Laureados

El premio se otorga desde 1901. El primer laureado fue el médico, microbiólogo e inmunólogo alemán Emil Adolf von Behring, quien desarrolló un método de inmunización contra la difteria. En 1902, Ronald Ross (Gran Bretaña), que estudió la malaria, recibió el premio; en 1905 - Robert Koch (Alemania), quien estudió los agentes causales de la tuberculosis; en 1923, Frederick Banting (Canadá) y John McLeod (Gran Bretaña), quienes descubrieron la insulina; en 1924 - el fundador de la electrocardiografía Willem Einthoven (Holanda); en 2003, Paul Lauterbur (EE. UU.) y Peter Mansfield (Reino Unido) desarrollaron el método de formación de imágenes por resonancia magnética.

Según el Comité Nobel del Instituto Karolinska, el premio de 1945 otorgado a Alexander Fleming, Ernest Cheyne y Howard Flory (Gran Bretaña), quienes descubrieron la penicilina, sigue siendo el más famoso. Algunos descubrimientos han perdido su significado con el tiempo. Entre ellos se encuentra el método de la lobotomía utilizado en el tratamiento de enfermedades mentales. Por su desarrollo en 1949, recibió el premio el portugués Antonio Egas-Moniz.

En 2016, el premio fue otorgado al biólogo japonés Yoshinori Ohsumi "por el descubrimiento del mecanismo de la autofagia" (el proceso de procesamiento por parte de la célula de contenidos innecesarios).

Según el sitio web del Nobel, hoy hay 211 personas en la lista de ganadores del premio, incluidas 12 mujeres. Entre los laureados se encuentran dos de nuestros compatriotas: el fisiólogo Ivan Pavlov (1904; por su trabajo en el campo de la fisiología de la digestión) y el biólogo y patólogo Ilya Mechnikov (1908; por el estudio de la inmunidad).

Estadísticas

En 1901-2016, el premio de fisiología o medicina se otorgó 107 veces (en 1915-1918, 1921, 1925, 1940-1942, la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska no pudo elegir un laureado). El premio se compartió 32 veces entre dos laureados y 36 veces entre tres. La edad media de los laureados es de 58 años. El más joven es el canadiense Frederick Banting, quien recibió el premio en 1923 a la edad de 32 años, el mayor es el estadounidense Francis Peyton Rose (1966) de 87 años.

En 2017, el Premio Nobel de Medicina se otorgó a tres científicos estadounidenses que descubrieron los mecanismos moleculares responsables del ritmo circadiano: el reloj biológico humano. Estos mecanismos regulan el sueño y la vigilia, el funcionamiento del sistema hormonal, la temperatura corporal y otros parámetros del cuerpo humano que cambian según la hora del día. Lea más sobre el descubrimiento de los científicos en el material RT.

Ganadores del Premio Nobel de Fisiología o Medicina Reuters Jonas Ekstromer

El Comité Nobel del Instituto Karolinska de Estocolmo anunció el lunes 2 de octubre que el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2017 fue otorgado a los científicos estadounidenses Michael Young, Geoffrey Hall y Michael Rosbash por sus descubrimientos de los mecanismos moleculares que controlan el ritmo circadiano. .

"Pudieron entrar en el reloj biológico del cuerpo y explicar cómo funciona", dijo el comité.

Los ritmos circadianos se denominan fluctuaciones cíclicas de varios procesos fisiológicos y bioquímicos en el cuerpo asociados con el cambio de día y noche. En casi todos los órganos del cuerpo humano, hay células que tienen un reloj molecular individual y, por lo tanto, los ritmos circadianos son un reloj biológico.

Según un comunicado del Instituto Karolinska, Young, Hall y Rosbash han aislado un gen en moscas de la fruta que controla la liberación de una proteína en particular según la hora del día.

“Por lo tanto, los científicos pudieron identificar los compuestos proteicos que están involucrados en la operación de este mecanismo y comprender el trabajo de la mecánica independiente de este fenómeno dentro de cada célula individual. Ahora sabemos que el reloj biológico funciona con el mismo principio en las células de otros organismos multicelulares, incluidos los humanos”, dice en un comunicado el comité que otorgó el premio.

• Mosca drosófila
• globallookpress.com
• imagebroker/Alfred Schauhuber

La presencia de un reloj biológico en los organismos vivos se estableció a finales del siglo pasado. Están ubicados en el llamado núcleo supraquiasmático del hipotálamo del cerebro. El núcleo recibe información sobre el nivel de luz de los receptores en la retina y envía una señal a otros órganos mediante impulsos nerviosos y cambios hormonales.

Además, algunas células del núcleo, al igual que las células de otros órganos, tienen su propio reloj biológico, cuyo trabajo lo proporcionan las proteínas, cuya actividad varía según la hora del día. La actividad de estas proteínas determina la síntesis de otros enlaces proteicos que dan lugar a los ritmos circadianos de la actividad vital de células individuales y órganos completos. Por ejemplo, quedarse en casa con luces brillantes por la noche puede cambiar el ritmo circadiano, activando la síntesis de proteínas de los genes PER, que generalmente comienza por la mañana.

Además, el hígado juega un papel importante en los ritmos circadianos en el cuerpo de los mamíferos. Por ejemplo, los roedores como los ratones o las ratas son animales nocturnos y comen de noche. Pero si la comida está disponible solo durante el día, su ciclo circadiano del hígado cambia en 12 horas.

ritmo de vida

Los ritmos circadianos son cambios diarios en la actividad corporal. Incluyen la regulación del sueño y la vigilia, la secreción de hormonas, la temperatura corporal y otros parámetros que cambian de acuerdo con el ritmo circadiano, explica Alexander Melnikov, somnólogo. Señaló que los investigadores se han estado desarrollando en esta dirección durante varias décadas.

“En primer lugar, cabe señalar que este descubrimiento no es ni ayer ni hoy. Estos estudios se han llevado a cabo durante muchas décadas -desde los años 80 del siglo pasado hasta la actualidad- y han permitido descubrir uno de los mecanismos profundos que regulan la naturaleza del cuerpo humano y de otros seres vivos. El mecanismo que los científicos han descubierto es muy importante para influir en el ritmo diario del cuerpo”, dijo Melnikov.

• pixabay.com

Según el experto, estos procesos no se dan solo por el cambio de día y de noche. Incluso durante la noche polar, los ritmos circadianos seguirán funcionando.

“Estos factores son muy importantes, pero muy a menudo están perturbados en las personas. Estos procesos están regulados a nivel genético, lo cual fue confirmado por los ganadores del premio. Hoy en día, las personas cambian muy a menudo de zona horaria y están expuestas a diversas tensiones asociadas con cambios repentinos en el ritmo circadiano. El ritmo intenso de la vida moderna puede afectar el ajuste correcto y las oportunidades para el descanso del cuerpo ”, concluyó Melnikov. Confía en que el estudio de Yang, Hall y Rosbash brinda la oportunidad de desarrollar nuevos mecanismos para influir en los ritmos del cuerpo humano.

Historial de premios

El fundador del premio, Alfred Nobel, encomendó en su testamento la selección del laureado en fisiología y medicina al Instituto Karolinska de Estocolmo, fundado en 1810 y uno de los principales centros médicos educativos y científicos del mundo. El Comité del Nobel de la Universidad consta de cinco miembros permanentes, quienes, a su vez, tienen derecho a invitar a expertos a consultas. Había 361 nombres en la lista de nominados para el premio de este año.

El Premio Nobel de Medicina ha sido otorgado 107 veces a 211 científicos. Su primer laureado fue en 1901 el médico alemán Emil Adolf von Behring, quien desarrolló un método de inmunización contra la difteria. El Comité del Instituto Karolinska considera el premio más significativo de 1945, otorgado a los científicos británicos Fleming, Cheyne y Flory por el descubrimiento de la penicilina. Algunos premios han quedado obsoletos con el tiempo, como el premio otorgado en 1949 por el desarrollo del método de la lobotomía.

En 2017, el premio se incrementó de SEK 8 millones a SEK 9 millones (alrededor de $ 1,12 millones).

La ceremonia de premiación tendrá lugar tradicionalmente el 10 de diciembre, día de la muerte de Alfred Nobel. Los premios en los campos de fisiología y medicina, física, química y literatura se otorgarán en Estocolmo. El Premio de la Paz, según testamento del Nobel, se entrega el mismo día en Oslo.

suscríbete a nosotros