Qué es la "autofagia" que ganó el Premio Nobel: las células humanas

En los últimos días se han ido anunciando uno tras otro algunos de los premios Nobel de 2016, llamando mucho la atención.

El Premio Nobel de Fisiología o Medicina fue otorgado al científico japonés Yoshinori Ohsumi en reconocimiento a sus logros en la investigación del mecanismo de la autofagia. El Premio Nobel de Física fue otorgado a David Solís, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz por sus descubrimientos teóricos sobre las transiciones de fase topológicas y las fases topológicas de la materia. El Premio Nobel de Química fue otorgado a Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart y Bernard Ferlinga por sus contribuciones al diseño y síntesis de máquinas moleculares.

¿Por qué el gran premio fue para estos científicos? ¿Cuáles son las implicaciones de sus hallazgos? ¿Cuál es la posición y el nivel de la investigación de China en estos campos?

Las células se “comen a sí mismas” para salvarse

Aunque están relativamente atrasados ​​en el campo de las ciencias biológicas, los científicos chinos ocupan una posición de liderazgo en la dirección específica de la autofagia

"Autofagia" significa literalmente "comerse a uno mismo", pero en realidad es un proceso básico en el que las células degradan y reciclan sus propios componentes. En términos sencillos, las células pueden proporcionar nutrientes y energía degradando sus propios componentes no esenciales, y también pueden degradar algunos componentes tóxicos para prevenir el daño celular y la apoptosis. El Dr. Liang Chengyu, experto en microbiología molecular e inmunología de la Facultad de Medicina de la Universidad del Sur de California, lo comparó con una especie de "autosalvación" de las células.

Liang Chengyu dijo que, en un sentido amplio, el mecanismo operativo de la autofagia se parece más a una parte del enorme mecanismo de transporte intracelular. El mecanismo de autofagia es como una línea de transporte para que las células se purifiquen y realicen una protección ambiental automática. Carga desechos metabólicos intracelulares y algunas partes celulares caducadas, inútiles o dañadas en su vehículo de transporte exclusivo, el autofagosoma, y ​​luego los envía por una ruta específica a la "planta de procesamiento de basura": reciclaje de lisosomas y reutilización de desechos.

El mecanismo de autofagia también puede abrir canales de transporte de emergencia para suministrar energía cuando las células tienen escasez de energía. Por tanto, el mecanismo de autofagia es una parte muy importante del enorme sistema de red de transporte intracelular. "Es indispensable para mantener las necesidades básicas de supervivencia y el equilibrio de las células", afirmó Liang Chengyu.

El concepto de "autofagia" se propuso en la década de 1960. En aquella época, los investigadores descubrieron el fenómeno de las células que degradaban sus propios componentes, pero se desconocía el mecanismo pertinente.

A principios de los años 90, el científico japonés Yoshinori Ohsumi realizó una serie de experimentos con levadura común y descubrió un gen decisivo para el mecanismo de autofagia. Con base en el resultado de esta investigación, más tarde aclaró el principio del mecanismo de autofagia y demostró que las células humanas también tienen el mismo mecanismo de autofagia.

El comité de selección señaló en el comunicado de prensa emitido el mismo día que los resultados de la investigación de Yoshinori Ohsumi ayudarán a los humanos a comprender mejor cómo las células realizan su propio reciclaje. El mecanismo de autofagia es importante en muchos procesos fisiológicos, como la adaptación al hambre o la respuesta a una infección, y el descubrimiento de Yoshinori Ohsumi abrió el camino para comprender estas implicaciones. Además, las mutaciones en los genes de la autofagia pueden causar enfermedades, por lo que interferir con el proceso de autofagia puede usarse para tratar el cáncer y las enfermedades neurológicas.

Como experto nacional en el mecanismo y la regulación de la autofagia en organismos multicelulares, Zhang Hong, investigador del Instituto de Biofísica de la Academia de Ciencias de China, y Yoshinori Ohsumi han mantenido profundos intercambios académicos. En opinión de Zhang Hong, aunque mi país todavía está relativamente atrasado en el campo de las ciencias biológicas, los científicos chinos ocupan una posición de liderazgo en la dirección específica de la autofagia. "La autofagia es actualmente un punto de investigación en el campo de las ciencias biológicas a nivel internacional. Muchos equipos nacionales participan en ella. El equipo del profesor Chen Quan del Instituto de Zoología de la Academia China de Ciencias, el profesor Chen Yeguang de la Universidad de Tsinghua y el equipo del profesor Zhu Weiguo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pekín tienen muchos resultados originales", dijo Zhang Hong.

Yu Li, profesor de la Universidad de Tsinghua, regresó a China para enseñar en 2008 y quedó profundamente impresionado por el progreso del país en el campo de las ciencias biológicas en los últimos años. "Si se compara la investigación sobre la autofagia con un edificio, entonces los científicos chinos han añadido nuevos pisos a este edificio."

"La investigación sobre la autofagia acaba de comenzar", dijo Zhang Hong, China Los científicos tienen la capacidad hacer mayores contribuciones en este campo.

Introduciendo conceptos topológicos en la investigación de la física

Basándose en predicciones teóricas, científicos chinos han demostrado al mundo por primera vez el comportamiento de los fermiones de Weyl en TaAs

El comité de selección dijo que la aplicación de conceptos topológicos a la investigación física por parte de David Solis, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz fue clave para sus logros.

Para muchas personas, las "transiciones de fase topológicas y las fases topológicas" son teorías intimidantes y esotéricas.

La topología en sí es un concepto matemático que describe las propiedades de un cuerpo geométrico que puede permanecer sin cambios bajo deformación elástica continua (sin desgarro ni truncamiento). "Por ejemplo, no importa cómo amasas un trozo de masa, el número de agujeros en su superficie exterior es 0. Si lo rasgas y lo vuelves a pegar, puedes hacer un panecillo y se formará 1 agujero en el exterior. superficie del bagel. El número de agujeros es la cantidad de masa o rosquilla que permanece sin cambios bajo una deformación elástica continua, y es la invariante topológica que distingue las dos geometrías, es decir, el número topológico", dijo Weng Hongming, un. Investigador del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China.

Las diferentes formas de la materia se denominan diferentes "fases" o estados de la materia. El cambio de fase es el proceso por el cual la materia "cambia de cara", es decir, el proceso de cambiar de una fase a otra. Por ejemplo, la transformación del agua entre estados sólido, líquido y gaseoso a medida que cambia la temperatura es en realidad un proceso de cambio de fase. El proceso de cambio de fase suele ir acompañado de cambios en las propiedades y propiedades del material. Las "propiedades topológicas" de la materia cambian, lo que se denomina "transición de fase topológica". La transición de fase topológica va acompañada de cambios en el número topológico.