O Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2016 foi concedido ao japonês Yoshinori Ohsumi por suas descobertas sobre os mecanismos de autofagia, que é um dos processos de degradação e reciclagem dos componentes danificados das células.
O anúncio foi feito nesta segunda-feira, 3, pela organização que concede o prêmio, o Instituto Karolinska, na Suécia. Nascido em 1945 em Fukuoka, no Japão, Ohsumi é pesquisador do Instituto de Tecnologia de Toquio.
"As descobertas de Ohsumi levaram a um novo paradigma o nosso conhecimento sobre como as células reciclam seu conteúdo. Suas descobertas abriram o caminho para a compreensão da importância fundamental da autofagia em diversos processos fisiológicos, como a adaptação ao jejum ou a resposta a infecções", declarou o comitê do Nobel, em um comunicado.
Segundo o comitê, "mutações nos genes ligados à autofagia podem causar doenças e o processo autofágico envolvido em várias doenças, incluindo o câncer e doenças neurológicas."
A palavra autofagia, proveniente do grego, significa "comer a si mesmo". O conceito surgiu na década de 60, quando os cientistas observaram pela primeira vez que as células podiam destruir seu próprio conteúdo, envolvendo-o em membranas e formando vesículas que são transportadas para degradação a um compartimento de "reciclagem" chamado lisossomo.
O fenômeno era considerado de difícil compreensão e a ciência sabia pouco sobre ale, de acordo com a academia sueca, "até que, em uma série de brilhantes experimentos no início da década de 1990, Yoshinori Ohsumi utilizou leveduras para identificar genes essenciais para a autofagia".
reference"Depois disso ele elucidou os mecanismos subjacentes para a autofagia nas leveduras e mostrou que uma maquinaria sofisticada do mesmo tipo é usada pelas células do corpo humano", disse o Instituto Karolinska.
"Surpreso". Com 71anos de idade, Ohsumi concedeu entrevista por telefone à emissora japonesa NHK, logo após receber a notícia da premiação. "Fiquei surpreso. Estava em meu laboratório. Estou extremamente honrado", afirmou.
O biólogo explicou porque decidiu estudar o processo de autofagia. "Eu queria fazer algo diferente dos outros. Pensei que a auto-decomposição seria um tópico interessante". O corpo humano está o tempo todo repetindo o processo de auto-decomposição, ou canibalismo, e há um equilíbrio delicado entre formação e decomposição. A vida é isso", disse Ohsumi.
Segundo o Comitê do Nobel, a autofagia controla importantes funções fisiológicas onde os componentes celulares precisam ser degradados e reciclados. "A autofagia pode rapidamente fornecer combustível para produzir energia e construir estruturas para a renovação de componentes celulares."
O experimento. Na década de 1950, os cientistas observaram pela primeira vez uma organela - um compartimento celular especializado - que contêm enzimas capazes de digerir proteínas, carboidratos e lipídios. Esse compartimento, chamado lisossomo funciona como uma estação de degradação de partes da célula. A descoberta deu o Prêmio Nobel da Fisiologia ou Medicina ao belga Christian Duve, em 1974.
Novas observações na década de 1960 mostraram que grandes quantidades do conteúdo celular e até organelas inteiras podiam ser encontrados dentro dos lisossomos. A célula parecia ter uma estratégia para enviar cargas grandes ao lisossomo. Novas análises bioquímicas revelaram um novo tipo de vesícula que transporta a carga celular para o lisossomo, a fim de ser degradada. Duve cunhou o termo autofagia para designar o processo. As novas vesículas foram batizadas de autofagossomos.
Nas décadas de 1970 e 1980, os cientistas conseguiram esclarecer outro sistema usado para degradar proteínas, chamado "proteassoma" - descoberta que deu o Prêmio Nobel da Química a Aaron Ciechanover, Avram Hershko e Irwin Rose em 2004.
O proteassoma degrada as proteínas uma a uma com eficiência, mas o mecanismo não é suficiente para explicar como a célula se livra de complexos de proteínas maiores e organelas danificadas inteiras. Era preciso descobrir se a autofagia seria responsável por parte dessa "reciclagem".
A partir de 1988, Ohsumi começou a focar suas pesquisas na degradação de proteínas no vacúolo, uma organela que corresponde ao lisossomo em células humanas. As células de levedura, que ele estudou, são consideradas um bom modelo para identificar genes que são importantes para as complexas rotas celulares.
Ohsumi, no entanto, tinha um desafio complicado: as células de levedura são pequenas e suas estruturas internas não são facilmente observáveis no microscópio. Por isso, nem mesmo havia certeza da existência da autofagia nesses organismo. O cientista pensou em uma solução criativa: se pudesse impedir a degradação dos autofagossomos durante o processo de autofagia, eles se acumulariam no vacúolo, tornando-o visível no microscópio.
O cientista então criou culturas de leveduras mutantes que não possuíam as enzimas de degradação nos vacúolos e, simultaneamente, estimulou a autofagia deixando as células sem alimentação.
Os resultados foram impactantes: em algumas horas os vacúolos se encheram com pequenas vesículas que não haviam sido degradadas. Essas vesículas eram autofagossomos: o experimento provava que a autofagia existe mesmo nas céluals de levedura. Mas o mais importante é que Ohsumi havia descoberto um novo método para identificar e caracterizar genes fundamentais para esse processo - abrindo caminho para inúmeras pesquisas. Os resultados do experimento foram publicados em 1992.
Ohsumi tirou vantagem de suas linhagens de leveduras mutantes nas quais os autofagossomos se acumulam durante o jejum. Ele sabia que essa acumulação não ocorreria se genes importantes para a autofagia estivessem inativos. O japonês expôs as células de leveduras a compostos químicos que provocam mutações em vários genes e, em seguida, as induziu à autofagia.
A estratégia funcionou: um ano depois de sua descoberta da autofagia nas leveduras, o cientista identificou os primeiros genes essenciais para o processo. Em uma série de estudos revolucionários, ele caracterizou as proteínas codificadas por esses genes . Os resultados mostraram que a autofagia écontrolada por uma complexa cascata de proteínas, com cada uma delas regulando um estágio distinto da formação de autofagossomos.
Muitas funções. Depois de uma infecção, a autofagia pode eliminar bactérias e vírus que invadem as células, segundo o Instituto Karolinska. "A autofagia também contribui para o desenvolvimento dos embriões e para a diferenciação celular. As células também usam a autofagia para eliminar proteínas e organelas (componentes do interior da célula) danificadas - o que é um mecanismo de controle fundamental para reduzir as consequências negativas do envelhecimento".
A academia sueca também afirma que problemas no processo de autofagia estão ligados à doença de Parkinson, à diabetes tipo 2 e outros problemas que aparecem em idade avançada. Mutações nos genes envolvidos com a autofagia podem causar doenças genéticas e também têm sido ligadas ao câncer.
De acordo com a bióloga sueca Juleen Zierath, membro do Comitê do Nobel, até a publicação das pesquisas de Ohsumi no início da década de 1990, os cientistas achavam que as células possuiam uma espécie de "lixeira" para seus componentes danificados, mas não imaginavam a existência do sofisticado centro de reciclagem celular descoberto pelo biólogo japonês.
Juleen afirma que a grande importância da autofagia é manter as células saudáveis no organismo. Segundo ela, o sofisticado processo de autofagia permite que algumas das proteínas danificadas do próprio organismo sejam recicladas e reaproveitadas.
"Todos os dias precisamos substituir de 200 a 300 gramas de proteínas dos nossos corpos. Ingerimos cerca de 70 gramas de proteínas diariamente, o que não é suficiente para suprir nossa necessidade. Mas, por causa da autofagia, podemos reutilizar algumas de nossas próprias proteínas", afirmou.
Outros prêmios. Ohsumi sucede o irlandês William C. Campbell, o japonês Satoshi Omura e a chinesa Youyou Tu, premiados na área de Medicina ou Fisiologia em 2015 por suas descobertas relacionadas a infecções causadas por parasitas e por seus novos tratamentos contra doenças parasitárias.
O prêmio de Fisiologia ou Medicina é o primeiro da temporada do Nobel 2016. Nesta terça-feira, 4, será anunciado o vencedor do prêmio de Física e, na quarta-feira, 5, o de Química. O prêmio Nobel da Paz será anunciado na sexta-feira, 7 e o das Ciências Econômicas na segunda-feira, 10. A data para o Prêmio Nobel da Literatura ainda não foi divulgada.