Forskere som oppfant nye måter å studere hvordan "last" beveges i celler og som et resultat oppdaget et nytt biologisk motorisk protein, kinesin, ved Marine Biologiske laboratoriet (MBL) i Woods Hole, Mass., Har mottatt det prestisjetunge 2012 Lasker Award for grunnleggende medisinsk forskning kunngjorde Albert and Mary Lasker Foundation i dag. Prisene er Michael Sheetz ved Columbia University; James Spudich ved Stanford University School of Medicine; og Ron Vale fra University of California, San Francisco / Howard Hughes Medical Institute.

Lasker Awards er blant de mest respekterte vitenskapsprisene i verden, og forventer ofte fremtidige mottakere av Nobelprisen. Mottakerne av Laskerprisen for klinisk forskning i 2012 (Roy Calne og Thomas E. Starzl) og for Special Achievement (Donald D. Brown og Thomas Maniatis) ble også kunngjort i dag. Prisene gir et $ 250.000 honorarium for hver kategori.

"Lasker-prisene feirer biomedisinsk forskning som har hatt en transformativ effekt på utøvelse av medisin, vitenskap og liv og helse til mennesker over hele verden, " sier Alfred Sommer, styreleder i Lasker-stiftelsens styre. "Årets priser er intet unntak, som hedrer grunnleggende biologiske funn, livreddende kirurgiske teknikker og vitenskapelig statsskap av høyeste orden."

Sheetz, Spudich og Vale åpnet for studiet av "cytoskeletale motorproteiner, maskiner som beveger last i celler, trekker muskler sammen og muliggjør cellebevegelser. ... Miniscule-motorene ligger til grunn for mange viktige prosesser, og landemerkets prestasjoner for Vale, Spudich, og Sheetz driver innsats for å oppdage medikamenter rettet mot hjerteproblemer så vel som kreft, "heter det i kunngjøringen fra Lasker Foundation.

Lasker Foundation har gitt en detaljert beskrivelse av trioen oppdagelser. For å høre Vale beskrive dem, se denne iBioSeminars-videoen: http://www.ibiomagazine.org/issues/august-issue/molecular-motor-search.html.

Et klassisk MBL-samarbeid

De motoriske proteinfunnene som ble anerkjent av Laskerprisen sammenkalt i løpet av en intens periode med vitenskapelig undersøkelse ved MBL (1983 til 1985) som involverte flere laboratorier. Sentrale elementer ved MBL var viktige for funnene, inkludert en overflod av blekksprut, organismen som undersøkelsene ble utført i; landemerke introduksjonen av videoforbedret mikroskopi ved MBL, uavhengig laget av Robert Allen fra Dartmouth College og Shinya Inoué fra MBL; og et miljø dedikert til risikotakende vitenskap og samarbeid mellom forskere fra hele verden.

"Det var helt i ånd av MBL, i betydningen samarbeid uten grenser. MBL ga oss muligheten til å bare komme oss ned og gjøre vitenskapen, " sier Sheetz.

Vale ble først involvert i denne forskningen som hovedfagsstudent ved Stanford University i 1982. På den tiden var Vale interessert i hvordan materiale transporteres inne i nerveceller (nevroner), som hos mennesker kan være mer enn tre meter langt. For eksempel, sier Vale, "et motorisk nevron som starter i ryggmargen din, der kjernen og DNAet ligger i, strekker seg et langt, tynt rør kalt et akson helt til foten din, der den kan stimulere en muskel til å trekke seg sammen. axon, byggesteiner som proteiner som er laget i ryggmargen, må kontinuerlig sendes til foten for å holde nervecellen levende og funksjonell. Og veldig lite var kjent om denne transportprosessen på 1980-tallet. "

Vale hadde blitt inspirert av to landemerke fra 1982 av Robert Allen, Scott Brady og Ray Lasek, der de brukte Allens videoforbedrede mikroskopi for å lage filmer av aksonal transport i blekksprut. Blekksprut har det Vale kaller "oldefar til alle aksoner, " og er over 100 ganger større i diameter enn et menneskelig akson. Videoforbedret mikroskopi økte kontrasten til bildene dramatisk, slik at man kunne se detaljer som aldri kunne sees før. "Det de så var helt fantastisk, " sier Vale. "Alle disse små prikkene som zippet langs aksonet og beveget seg mellom cellekroppen og nerveterminalen. Det var virkelig spennende å se på."

I mellomtiden, i et laboratorium nede i Stanford, utviklet Spudich og Sheetz (som var på sabbatsstudie fra University of Connecticut) med hell en måte å studere bevegelsen til myosin - et motorisk protein kjent for å forårsake muskelbevegelse - i et reagensglass. Vale ble fascinert av forskningen deres, og begynte å lure på om aksonal transport kan forklares med en lignende myosinmekanisme. Han og Sheetz bestemte seg for å teste ideen i blekksprutgigantiske akson.

Men 1983 var et år med El Niño, og ikke blekksprut var å finne i det varme vannet utenfor California. Så Sheetz og Vale kom til MBL, hvor det var rikelig med blekksprut fra det kalde Atlanterhavet. Opprinnelig samarbeidet de med Allens og Laseks laboratorier, men på slutten av sommeren hadde de slått seg sammen i stedet med Tom Reese og Bruce Schnapp fra National Institutes of Health, som hadde helårslaboratorium MBL. Alle disse laboratoriene jobbet intenst med aksonal transport, og alle ga viktige bidrag til det endelige bildet. (For en detaljert vitenskapelig diskusjon, se Salmon, ED, Trends Cell Biol. 1995 Apr; 5 (4): 154-8.)

Gjennom det Vale kaller et "tour de force" -eksperiment, viste Schnapp og Reese at aksonal transport i blekksprut fant sted på spor kalt mikrotubuli. Dette betydde at motorproteinet ikke kunne være myosin, som er assosiert med andre spor, kalt aktin. Den kulminerende observasjonen, den som muliggjorde rensing av kinesin, kom klokken 02.00 en sommernatt i 1984 da Vale og Sheetz så på videoskjermen og så "noe helt sjokkerende og overraskende, " sier Vale. Det var rensede mikrotubuli som Vale hadde isolert "bundet til glassoverflaten og kravlet langs som små slanger" som svar på noe mystisk motorisk protein fra blekksprutgigantiske akson. Til sin overraskelse var den ukjente motoren ikke bare bundet til overflaten av organellene, den hjelper til med å bevege seg, som de hadde forventet, men var et løselig motorisk protein som ble aktivert ved binding til glass. Det var nå bare å spore det motoriske proteinet ned. Vale var så spent at han utsatte sin planlagte inngang på medisinsk skole som i høst for å forbli på MBL, hvor han og Sheetz fortsatte å studere systemet hele vinteren. I løpet av noen måneder hadde de renset proteinet som var ansvarlig for bevegelsen, som de kalte kinesin (fra den greske roten "kine" for bevegelse.) Arbeidet deres ble publisert i en serie på fem artikler i 1985.

Analysene om at Spudich, Vale og Sheetz utviklet for å studere myosin og kinesin "ga kraftige verktøy som etterforskere over hele verden begynte å bruke for å undersøke prosessen med intracellulær og muskulær bevegelse, " noterer kunngjøringen fra Lasker Foundation. "I dag vet vi at mennesker har dusinvis av myosiner og kinesiner. Proteinene er forskjellige i deres mekanistiske detaljer, men de deler egenskaper som provoserer bevegelse. Miniscule-motorene ligger til grunn for mange viktige prosesser og holder løfte som terapeutiske mål ... Gjennom deres visjon, oppfinnsomhet og utholdenhet, Sheetz, Spudich og Vale åpnet studiet av molekylmotorer og belyste viktige trekk ved en grunnleggende biologisk prosess. "

MBLs unike rolle som et veiskille der landets beste forskere møtes og samarbeider var avgjørende for dette arbeidet. "Det ville være veldig vanskelig å forestille seg å gjøre dette uten en institusjon som MBL, " sier Reese, som har kommet til MBL i nesten 40 år for å drive forskning og undervise i Neurobiology-kurset. "Det var et perfekt team, da vi alle hadde med oss ​​forskjellige ferdigheter og tanker og likte kameratskapet med å jobbe med problemet, " sier Vale, også en nåværende MBL-etterforsker og tidligere meddirektør for fysiologikurset. "Flotte ideer sprer seg ved MBL, " sier han.

Levert av Marine Biologisk laboratorium