Przyslala Katharina Dr.Gasinska-Lepsien

W 2009 roku Hyman i jego zespół – podczas badań nad jednokomórkowymi zarodkami owsików – odkryli zupełnie nowy stan materii biologicznej: białka mogą gromadzić się lokalnie w wysokich stężeniach w płynie komórkowym. Te „kondensaty” przypominają maleńkie krople. Tworzą się one dynamicznie, czasami w ciągu kilku sekund, i zazwyczaj również szybko się rozpadają. W degradacji jest zaburzona – często z powodu wieku – w zaatakowanych komórkach mogą odkładać się toksyczne substancje, wywołując choroby zwyrodnieniowe, takie jak ALS czy choroba Alzheimera. Hyman poszukuje teraz nowych leków, aby wyleczyc te choroby.

W zdrowych ludzkich komórkach kondensaty tworzą się, gdy na przykład są one narażone na stres – taki jak zatrucie, promieniowanie lub ciepło: granulki stresu następnie wyłączają aktywność komórki w rodzaju strategii blokowania, aby zapobiec trwałym uszkodzeniom. W mózgu na przykład neuroprzekaźniki odpowiedzialne za przekazywanie sygnału w synapsach gromadzą się w kondensatach. Szacuje się, że w jądrze komórkowym jedna trzecia cząsteczek jest zorganizowana w kondensaty bezbłonowe.

Badanie kondensatów – zainicjowane przełomowym odkryciem Hymana w 2009 roku – jest wciąż w powijakach, ale obecnie jest najszybciej rozwijającą się pionierską dziedziną biologii komórki. Naukowcy z całego świata próbują odkryć tajemnice złożonych interakcji molekularnych w kropelkach. Silnie zaangażowane są również badania farmaceutyczne – w nadziei na wpływanie na tworzenie kondensatu za pomocą leków i wyleczenie chorób, takich jak choroba Alzheimera czy ALS (stwardnienie zanikowe boczne). W obu przypadkach przyczyną choroby są kondensaty, które zestalają się w toksyczne osady.

60-letni Anthony Hyman urodził się w izraelskim mieście Hajfa. Po ukończeniu studiów zoologicznych w Wielkiej Brytanii na Uniwersytecie Cambridge, doktoryzował się w King’s College w 1987 roku na temat podziałów komórek embrionalnych nicieni Caenorhabditis elegans. Poszedł na Uniwersytet Kalifornijski w San Francisco jako badacz podoktorancki. W 1993 roku Hyman został liderem grupy w Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej w Heidelbergu. W 1999 roku był jednym z członków założycieli Instytutu Biologii Molekularnej i Genetyki im. Maxa Plancka (MPI-CBG), którym do dziś kieruje wraz z zespołem dyrektorów. Od 2007 r. jest członkiem Brytyjskiego Towarzystwa Królewskiego, od 2020 r. międzynarodowym członkiem Amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk, a od 2021 r. członkiem Narodowej Akademii Nauk Leopoldina.

Hyman lubi wyjaśniać naukowe znaczenie badań kondensatu na przykładzie wsi: Mieszkańcy wioski pracują w różnych miejscach, na przykład w piekarni lub sklepie warzywnym. W podobny sposób zorganizowane są komórki. Podobnie białka i RNA komórki współpracują ze sobą w pewnych obszarach komórki, w tym w kondensatach, i pełnią tam różne funkcje. Podczas gdy cząsteczki w kondensatach oddziałują biochemicznie w zwykły sposób, interakcje biochemiczne tworzą kropelki poprzez zmianę fazy – podobnie jak woda zamienia się w lód, gdy jest zimna. Zachowują się wtedy podobnie do kropli oleju w sosie winegret. Olej i ocet nie mieszają się idealnie. Jeśli opatrunek zostanie pozostawiony, kropelki oleju oddzielone energią mieszania stopniowo łączą się, tworząc większe kropelki, po kilku godzinach

W związku z tym podejście badawcze Hymana jest bardziej skomplikowane niż podejście tradycyjne: podczas gdy cząsteczki w kondensatach oddziałują biochemicznie w zwykły sposób, krople dodatkowo podlegają prawom biofizyki. Tworzą się poprzez zmianę fazy – podobnie jak woda zamienia się w lód, gdy jest zimna. Większa koncentracja białek w kondensatach powoduje wzrost ich gęstości. Zachowują się wtedy podobnie do kropli oleju w sosie winegret. Olej i ocet nie mieszają się idealnie. Jeśli mieszanka zostanie pozostawiona, kropelki oleju oddzielone energią mieszania stopniowo łączą się, tworząc większe kropelki, aż po kilku godzinach cały olej ponownie unosi się na wierzchu.

Podobna obserwacja doprowadziła do odkrycia w 2009 roku kondensatów, które reprezentują całkowicie nowy stan materii biologicznej. Hyman i jego interdyscyplinarny zespół opracowali cały arsenał metod obserwacji kondensatów i lepszego zrozumienia ich funkcji. „Łączymy koncepcje biologii molekularnej, chemii fizycznej i fizyki miękkiej materii” – wyjaśnia zdobywca nagrody.

Dzięki środkom z Nagrody Körbera Hyman chce w przyszłości jeszcze bardziej udoskonalić metody. Ponadto chce znaleźć kody aminokwasowe, które wpływają na biofizyczne zachowanie białek i wyjaśnić, co dzieje się nie tak w chorobach neurodegeneracyjnych. Jest przekonany, że “biologiczne zrozumienie tworzenia kondensatu przez komórkę będzie miało istotny wpływ na przyszły rozwój leków”. Dlatego Hyman jest również współzałożycielem firmy Dewpoint Therapeutics z Bostonu/Drezno, która zajmuje się m.in. badaniem wpływu leków na kondensaty. Jego priorytetem jest zapobieganie tworzeniu się złogów chorobotwórczych za pomocą odpowiednich leków.

Körber European Science Prize 2022 zostanie wręczona Anthony’emu Hymanowi 2 września 2022 roku w Wielkiej Sali Festiwalowej Urzędu Miasta Hamburga. Nagroda Körbera, to milionem euro, jest jedną z najwyżej ufundowanych nagród badawczych na świecie. Pięć procent nagrody pieniężnej ma być przeznaczone na komunikację naukową. Każdego roku od 1985 roku Fundacja Körbera uhonorowała znaczący przełom w naukach fizycznych i przyrodniczych w Europie Nagrodą Körbera. Przyznawany jest za doskonałe i innowacyjne podejścia badawcze o dużym potencjale aplikacyjnym. Do tej pory siedmiu zwycięzców otrzymało również Nagrodę Nobla po otrzymaniu Nagrody Körbera.

Körber European Science Prize 2022 dla Anthony’ego Hymana

Przetlumaczyl Sir Google Translate