Ronald Vale, doktorgrad, ved University of California, San Francisco, var en av tre forskere som i dag tildelte Albert Lasker Basic Medical Research Award 2012. Forskernes arbeid, som startet for mer enn tre tiår siden, har bidratt til å belyse flere kritiske aspekter av livet - hvordan hjertet slår og hvordan celler transporterer materiale rundt internt.

De to andre forskerne var James Spudich, PhD, ved Stanford University og Michael Sheetz, PhD, fra Columbia University.

Hver vitenskapsmann ledet innsats fra begynnelsen av 1980-tallet som avdekket grunnlaget for muskelsammentrekninger og hjerteslag; som identifiserte ørsmå molekylære motorer som tøffer last frem og tilbake i celler; og som beskrev de mikroskopiske veiene som motorene beveger seg langs.

Snakk om et av disse molekylære motorproteinene, nesten 30 år etter at han først oppdaget det, er Vale fremdeles fylt av undring.

"Det er en proteinmaskin som er omtrent en milliontedel av en tomme - noe som er langt mindre enn noen maskin som mennesket noensinne har bygget, " sa Vale og beskrev kinesinproteiner, en stor familie av molekylmotorer som er grunnleggende for livet.

Kinesiner og andre motoriske proteiner er også assosiert med en rekke menneskelige sykdommer, inkludert kardiomyopatier, som påvirker hjertets muskler til å trekke seg sammen og er assosiert med plutselig død hos idrettsutøvere, og nevropatier, som kan produseres ved nedsatt transport i nerveceller. .

En Howard Hughes Medical Institute-etterforsker, er Vale professor og nestleder ved Institutt for cellulær og molekylær farmakologi ved UCSF. Han er en av ni fakultetsmedlemmer tilknyttet UCSF som har vunnet Lasker-priser for grunnleggende eller klinisk medisinsk forskning. Fire tidligere Lasker-vinnere fra UCSF vant deretter Nobelprisen.

"Alle av oss er begeistret for at Dr. Vale har mottatt denne anerkjennelsen, " sa UCSF School of Medicine, Dean Sam Hawgood, MBBS. "Arbeidet hans viser tydelig at å avdekke livets grunnleggende veier gjennom grunnleggende forskning er avgjørende for vår forståelse av menneskekroppen og vårt søk etter nye funn i behandlingen av sykdom."

Vale, Spudich og Sheetz vil dele prisen på $ 250 000 som skal deles ut senere denne måneden ved en seremoni i New York City. I en uttalelse siterte Albert og Mary Lasker Foundation de tre forskerne for "funn angående cytoskeletale motorproteiner, maskiner som beveger last i celler, trekker muskler sammen og muliggjør cellebevegelser."

Blekkspruten, cellen og molekylmotoren

Fra 1970- og 1980-tallet etablerte Vale, Spudich og Sheetz måter å studere de fine detaljene i molekylmotorer, arbeide med disse proteinene i prøverøret og med organismer som blekksprut, som har en eneste gigantisk nervefiber som styrer vannframdriften .

Spudich begynte disse studiene på begynnelsen av 1970-tallet, da han var professor ved UCSF, og fortsatte dette arbeidet etter flytting til Stanford University. I 1982 begynte Sheetz å jobbe i Spudichs laboratorium og begynte snart å samarbeide med Vale, som var utdannet ved Stanford i laboratoriet til Eric Shooter.

Som nevrobiologi hovedfag, var Vale interessert i problemet med nervegenerering, og et av de tornete, ubesvarte spørsmålene var hvordan materiale ble transportert inne i nervecellene langs en nervefiber.

Nerveceller kan være utrolig lange, med noe som strekker seg fra ryggraden til fingrene eller tærne. Hvordan kroppen klarer å transportere hormoner, proteinbyggesteiner, lipider og andre biologiske molekyler fra den ene enden av en så lang celle til den andre, var et komplett mysterium på begynnelsen av 1980-tallet - selv om forskere mente at det måtte være en bevegelighetsmekanisme for å gjøre så.

Transportmidlene innenfor det mikroskopiske miljøet viste seg å ha påfallende likheter med moderne transportsystemer i den makroskopiske verdenen. Mens mennesker konstruerer veibaner laget av betong, asfalt og andre overflater, oppdaget Vale og kollegene at celler la spor av proteiner, kalt mikrotubuli, som grunnlag for deres mikroskopiske veier.

Og på samme måte som mennesker produserer biler og lastebiler for å lede mennesker og varer langs veier, lager celler sine egne motorer som glir frem og tilbake langs mikroskopiske veier. Biler konverterer kjemisk energi fra bensin til mekanisk energi som skyter stempler og kjører en bil fremover. Molekylære motorer konverterer en kjemisk energi kjent som ATP til fysisk bevegelse langs mikroskopiske spor. Imidlertid er biologiske motorer mye mer effektive i å konvertere kjemisk energi i bevegelse enn bilmotorer.

I 1985 oppdaget Vale, Sheetz og Tom Reese ved Marine Biologiske laboratoriet i Woods Hole, Mass., En ny molekylmotor, som de kalte "kinesin" etter et gresk ord som betyr bevegelse.

"Det viste seg å være et helt nytt protein som ingen visste om før, " husket Vale.

Over tid oppdaget mange forskere over hele verden at kinesiner er en stor familie av proteiner som finnes i stor overflod i cellulære livsformer. Selv en enkel organisme som bakergjær har et halvt dusin forskjellige former for dette proteinet. Mennesker har 45 forskjellige typer kinesiner - hver tilpasset for å utføre en spesialisert funksjon, som celledeling eller transport av last i nerveceller.

Fra 1996 til 1999 arbeidet Vale sammen med Roger Cooke og Robert Fletterick fra UCSF og Ron Milligan fra Scripps Research Institute i La Jolla, California, det kompliserte molekylære bildet som viste hvordan kinesin konverterer kjemisk energi til fremoverbevegelse ved å bruke energi fra ATP for å forårsake endringer i proteinets form. Formendringene gjør det mulig for kinesin å ta skritt langs en mikrotubule i en hånd-over-hand bevegelse, på samme måte som man metodisk kan klatre langs et tau.

Fordi mange sykdomstilstander er knyttet til genetiske defekter i kinesiner og andre motoriske proteiner, utvikler en rekke selskaper medisiner som retter seg mot molekylære motorer for hjertesvikt, skjelettmuskelfunksjon og kreft, inkludert flere som er i kliniske studier i dag.

Et selskap som driver med slik terapeutikk er Bay Area-firmaet Cytokinetics, Inc., som Vale ble grunnlagt i 1997.

Vale, bosatt i Marin County, fikk sin BS-grad i biologi og kjemi fra University of California, Santa Barbara og sin doktorgrad i nevrovitenskap fra Stanford University. Han gjennomførte postdoktorstudier ved Marine Biologisk laboratorium og har vært fakultetsmedlem ved UCSF siden 1986. Vale grunnla også et nettsted for naturfagutdannelse kalt iBioSeminars.org, som har sin hjemmebase ved UCSF.

Levert av University of California, San Francisco