Джеймс Ротман | Нобелевская премия по медицине  2013 | Биография
Нобелевская премия по медицине  2013

Джеймс Ротман
(1950)
За открытие механизма, регулирующего везикулярный трафик, важную транспортную систему в клетках
Биография





Американский биохимик Джеймс Ротман (James Rothman) родился 3 ноября 1950 года.

Степень бакалавра искусств Ротман получил в Йельском университете, а степень доктора философии — в Гарвардском университете. В 1978 году он начал работать на кафедре биохимии в Стэнфордском университете. С 1988 по 1991 годы он работал в Принстонском университете, после чего основал кафедру клеточной биохимии и биофизики в онкологическом центре Слоана-Кеттеринга в районе Манхэттен-Валли в Нью-Йорке. Там же он занял должность вице-председателя института при центре.

В 2003 году Ротман занялся профессорской должностью в Колледже врачей и хирургов при Колумбийском университете и возглавил университетский Центр химической биологии. Джеймс Ротман является членом Национальной академии наук США.

Основным объектом исследований Ротмана является изучение процесса того, каким образом везикулы, переносящие молекулы внутри клеток, определяют пункт своего назначения и где освободить своё содержимое. На этом внутриклеточном транспорте завязаны важнейшие физиологические функции, среди которых взаимодействие мозговых нейронов, секреция инсулина и других гормонов. При некорректной работе везикулярного транспорта возникают такие серьёзные заболевания, как диабет или ботулизм.

В 2013 году Джеймс Ротман совместно с Рэнди Шекманом и Томасом Зюдхофом был удостоен Нобелевской премии по физиологиии и медицине за "открытие механизма, регулирующего везикулярный трафик, важную транспортную систему в клетках". Ротман о вручении ему награды узнал несколько раньше коллег, и поэтому когда ему позвонили радиожурналисты из Швеции, был немного спокойнее, чем Шекман и Зюдхоф. "Вначале у меня была нервная дрожь, но сейчас чувствую себя больше почтенным", — сказал Ротман.

В своих исследованиях Ротман, Шекман и Зюдхоф выявили исключительно точную систему контроля внутриклеточного транспорта и высвобождения полезного груза. Нарушения в этой системе ведут к серьезным последствиям и вносят вклад в развитие различных заболеваний, например диабета и иммунологических заболеваний.

Образно говоря, транспортная система в клетке работает в большом и загруженном «порту», где нужно доставить нужный груз в нужное место в нужное время. Гормоны, нейромедиаторы, ферменты, цитокины и прочие вещества должны быть доставлены к определенным мишеням именно тогда, когда это нужно.

Загрузка везикул полезными веществами и выгрузка их в месте назначения происходит путем слияния мембраны везикулы с мембраной клетки. Точность этих процессов в пространстве и во времени обеспечивает нервную и гормональную регуляцию работы организма.

Рэнди Шекман еще в 1970-х годах стал исследовать генетическую основу транспортной системы клетки на модели дрожжей. Он получал мутантные дрожжевые клетки, в которых возникал такой же «транспортный коллапс», что и в мегаполисе, если ломается общественный транспорт. Ученый описал три класса генов, контролирующих разные аспекты работы транспортной системы.

Джеймс Ротман в 1980-х и в 1990 гг. исследовал транспортную систему в клетках млекопитающих. Он открыл, что белковые комплексы позволяют везикулам парковаться в «доках» и сливать свою мембрану с мембраной клетки. Обратный процесс происходит снаружи клеточной мембраны. Этот механизм похож на работу двусторонней застежки-молнии, которая может расстегиваться как сверху, так и снизу. Ротман нашел у млекопитающих те же гены, что Шекман описал у дрожжей, и это говорит о древнем эволюционном возникновении данного механизма.

Томас Зюдхоф детально исследовал транспорт в нервных клетках, где нейромедиаторы, высвобождаются в составе везикул из пресинаптической мембраны, пересекают синаптическую щель и воздействуют на постсинаптическую мембрану. Таким путем через синапс – место контакта нейронов, передается нервный сигнал. Для этого процесса необходим ток ионов кальция через мембрану. Зюдхоф описал чувствительные к току кальция белки и изучил их слаженную и точную во времени работу.

Область исследований нобелевских лауреатов по медицине 2013 года относится к фундаментальной клеточной физиологии, причем механизм клеточного транспорта универсален у разных организмов, от дрожжей до человека. Но эти исследования имеют крайне важное значение и для медицины, поскольку нарушение регуляции транспортной системы ввергает клетки в состояние хаоса и ведет к различным заболеваниям.