НОБЕЛІВСЬКІ ПРЕМІЇ 2001 РОКУ
Нобелівську премію з фізіології та медицини у 2001 році розділили американець Ліланд Хартуелл (Leland H. Hartwell) та два британці – Тімоті Хант (R. Timothy Hunt) та Пол Нерс (Paul M. Nurse). Вони удостоєні цієї престижної нагороди за відкриття генетичних та молекулярних механізмів регуляції клітинного циклу – процесу, що має найважливіше значення для зростання, розвитку та самого існування живих організмів.
Усі живі істоти складаються із клітин. Клітини, в яких хромосоми розташовані в клітинному ядрі та відокремлені мембраною від решти клітини, називаються еукаріотичними. Вони з'явилися на землі приблизно два мільярди років тому. Організми, що складаються з таких клітин, можуть бути як одноклітинними (наприклад, дріжджі та амеби), так і багатоклітинними (рослини та тварини).
У дорослої людини налічується близько ста тисяч мільярдів клітин, і всі вони походять від однієї яйцеклітини після довгого ланцюжка послідовних поділів. Процес цей іде постійно: старі клітини вмирають, які місце займають молоді. Щоб клітина змогла розділитись, вона повинна збільшитися у розмірі, виготовити копії своїх хромосом і віддати їх двом дочірнім клітинам. Ці стадії становлять єдиний клітинний цикл. Дуже важливо, щоб різні фази циклу були взаємно узгоджені. Помилки в координації призводять до порушень: хромосоми або їх частини можуть бути втрачені, переплутані або розділені між дочірніми клітинами нерівним чином. Такі хромосомні дефекти нерідко виникають у ракових клітинах.
Те, що клітини розмножуються розподілом, відомо вже понад сто років, проте молекулярні механізми, що лежать в основі клітинного циклу, залишалися незрозумілими до початку 1970-х років, коли з'явилися піонерські дослідження Лі Хартуелла. Йому вдалося з'ясувати, які гени регулюють клітинний циклЗвичайні пекарські дріжджів Сакхаромицес cerevisiae, і отримати їх мутантні штами, які припиняли поділ при зміні температури. Хартуелл ідентифікував більше ста генів, залучених до регулювання клітинного циклу, у тому числі ген CDC28, званий "стартовим". Саме цей ген ініціює процес копіювання ДНК на стадії, що передує поділу клітини. Хартуелл показав, що хоча різні стадії клітинного циклу контролюються різними генами, між ними існує разючий взаємозв'язок: наступна стадія не починається, поки не закінчена попередня. Вивчивши чутливість дріжджових клітин до опромінення, Хартуелл наприкінці 80-х ввів поняття "чекпойнта", тобто контрольної точки, в якій клітинний цикл припиняється, щоб перевірити, чи все гаразд. Якщо виявляється, що якась ділянка ДНК має дефекти, запускається механізм усунення, і тільки після цього цикл відновлюється. Цілком ймовірно, що багато форм раку пов'язані зі збоями, що відбуваються в цих контрольних точках.
Пол Нерс, як і Хартуелл, проводив експерименти з дріжджами, але використовував інший їх різновид, Schizosaccharomyces pombe. Вони - дуже віддалені родичі пекарських дріжджів, їх поділ у процесі еволюції відбувся понад мільярд років тому. Застосовуючи генетичний підхід, розроблений Хартуеллом, Нерс встановив, що ген, що виконує функцію стартового, кодує фермент із сімейства циклінзалежних кіназ (CDK). Цей фермент як би веде клітину за клітинним циклом, стимулюючи хімічну модифікацію інших білків. У 1987 році Нерс виділив відповідний ген у клітинах людини.
Вкладом Тіма Ханта стало відкриття циклінів – нового класу білків, які відіграють ключову роль в управлінні поділом клітин. Цикліни названі так тому, що їхня концентраціяперіодично змінюється відповідно до стадій клітинного циклу, зокрема, падає перед початком поділу клітини. Хант виявив перший циклін на початку 1980-х років, під час дослідів з ікрою жаб та морських їжаків. Пізніше цикліни були знайдені і в інших живих істотах, і виявилось, що ці білки мало змінилися під час еволюції. Цикліни регулюють активність CDK. Якщо образно порівняти CDK з мотором, то циклін - це "зчеплення", яке визначає, чи "мотор" просуватиме клітинний цикл від однієї фази до іншої або ж буде працювати на "холостому ходу".
Дивно те, що механізм управління клітинним циклом майже не змінився в процесі еволюції і дійшов від простих дріжджових клітин до людини у законсервованому вигляді.