011010:
Pressmeddelade: Nobelpriset i Fysiologi eller Medicin år
2001.
8 oktober 2001
Nobelförsamlingen
vid Karolinska Institutet har idag beslutat att Nobelpriset
i Fysiologi eller Medicin år 2001
gemensamt tilldelas
Leland H. Hartwell, R. Timothy
(Tim) Hunt
och Paul M. Nurse
för deras upptäckter rörande
"kontrollen av cellcykeln"
Sammanfattning
Alla organismer är uppbyggda av celler,
som förökar sig genom delning. En vuxen människa
består av cirka 100 000 miljarder celler, som uppstått
från en enda cell, den befruktade äggcellen. Även
hos vuxna delar sig ständigt en enorm mängd celler för
att ersätta de som dör. För att en cell ska kunna
dela sig måste den tillväxa i storlek, kopiera sin arvsmassa
och exakt fördela den till dottercellerna. Dessa processer
samordnas i den s k cellcykeln.
Årets tre Nobelpristagare i fysiologi eller medicin har gjort
banbrytande upptäckter om hur cellcykeln styrs. De har identifierat
nyckelmolekyler som kontrollerar cellcykeln och som fungerar på
samma sätt hos jästsvampar, växter, djur och människor.
Dessa fundamentala biologiska upptäckter har stor betydelse
för allt som rör cellers tillväxt. Forskningsrönen
har exempelvis ökat förståelsen för hur arvsmassan
förändras i cancerceller och kan öppna nya vägar
för framtida behandling av cancersjukdomar.
Leland Hartwell (f 1939), Fred Hutchinson Cancer Research
Center, Seattle, USA, belönas för sina upptäckter
av en klass gener som kontrollerar cellcykeln. En av dessa gener
har en central roll för att sätta igång varje ny
cellcykel och kallas därför "start". Hartwell
införde också begreppet kontrollstationer ("checkpoints")
och därmed ett nytt synsätt på cellcykeln.
Paul Nurse (f 1949), Imperial Cancer Research Fund, London,
identifierade med genetiska och molekylärbiologiska metoder
en av nyckelkomponenterna i kontrollen av cellcykeln, CDK (cyklinberoende
kinas). Han visade att CDK har bevarat sin funktion genom evolutionen.
CDK driver cellcykeln genom att kemiskt påverka (fosforylera)
andra proteiner.
Tim Hunt (f 1943), Imperial Cancer Research Fund, London,
belönas för sina upptäckter av cykliner, dvs de proteiner
som reglerar CDKs funktion. Han visade att cyklinerna bryts ned
i samband med celldelningen, en mekanism som visat sig vara central
för kontrollen av cellcykeln.
En miljard celler per gram
Celler vars arvsmassa lagras i en separat cellkärna,
s k eukaryota celler, utvecklades för cirka två miljarder
år sedan. Organismer som består av sådana celler
kan vara encelliga, exempelvis jästsvampar och amöbor,
eller flercelliga som alla växter och djur. Människokroppen
består av ofantligt många celler, i genomsnitt cirka
en miljard celler per gram kroppsvävnad. I varje cellkärna
finns hela vår arvsmassa (DNA), fördelad på 46
kromosomer (23 kromosompar).
Man har i mer än hundra år känt till att celler
förökar sig genom delning. Men det är först
under de senaste årtiondena som man kunnat kartlägga
de molekylära mekanismer som styr cellcykeln och därmed
celldelningen. Dessa basala mekanismer har visat sig bevarade genom
evolutionen och fungerar på samma sätt hos alla eukaryota
organismer.
Flera faser i cellcykeln
Cellcykeln består av flera faser .
I den första fasen (G1) tillväxer cellen och blir större.
När den nått en viss storlek går den in i nästa
fas, DNA-syntesfasen (S). Då fördubblas arvsmassan (DNA-replikation)
så att en kopia bildas av varje kromosom. Under nästa
fas (G2) kontrollerar cellen att DNA-replikationen har avslutats
och förbereder sig för delningen. Kromosomerna separeras
(mitosfasen, M), och cellen delar sig sedan i två dotterceller.
Genom denna mekanism får dottercellerna exakt samma kromosomuppsättning.
Efter delningen är cellerna tillbaka i G1-fasen och cellcykeln
är fullbordad.
Cellcykelns längd varierar mellan olika celltyper. För
de flesta däggdjursceller tar det mellan 10 och 30 timmar att
gå igenom hela cellcykeln. Celler som befinner sig i den första
cellcykelfasen (G1) går inte alltid vidare till syntesfasen
utan kan, under vissa betingelser, istället gå in i ett
vilostadium (G0).
Kontroll av cellcykeln
För alla livsprocesser är det mycket
betydelsefullt att cellcykelns olika faser samordnas på ett
exakt sätt. Faserna måste komma i rätt ordningsföljd,
och cellen får inte påbörja nästa fas förrän
den avslutat den tidigare. Om fel uppstår i denna samordning
kan kromosomerna förändras genom att delar av arvsmassan
går förlorad, omlagras eller fördelas ojämnt
mellan de två dottercellerna. Denna typ av kromosomförändringar
ses t ex ofta i cancerceller.
Att förstå hur cellcykeln kontrolleras är oerhört
centralt inom biologi och medicin. Årets Nobelpristagare har
på molekylär nivå gjort grundläggande upptäckter
om vad som driver cellen från en fas till en annan i cellcykeln.
Cellcykelgener hos jäst
Leland Hartwell insåg redan i slutet
av 1960-talet möjligheten att studera cellcykeln med genetiska
metoder. Som modellorganism använde han vanlig bagerijäst,
Saccharomyces cerevisiae, som visade sig vara mycket lämplig
för cellcykelstudier. I en serie eleganta försök
år 1970-71 kunde han isolera jästceller där gener
som styr cellcykeln var förändrade (muterade). Han lyckades
identifiera ett hundratal gener som var specifika för cellcykelns
reglering, s k CDC-gener (cell division cycle genes). En av dessa
gener, av Hartwell benämnd CDC28, ger cellen klartecken att
gå vidare i cellcykelns G1-fas och kallas därför
"start".
Hartwell studerade även jästcellers strålkänslighet.
På grundval av sina fynd introducerade han begreppet "checkpoints",
som innebär att cellcykeln stannar upp när cellens DNA
utsätts för skada. Syftet är att arvsmassan ska hinna
repareras innan cellen går vidare till nästa fas i cellcykeln.
Senare utvidgade Hartwell "checkpoints" till att mer allmänt
omfatta de kontrollstationer där det avgörs när cellen
ska gå vidare från en cellcykelfas till nästa.
Allmängiltig princip
Paul Nurse byggde vidare på Hartwells
upptäckter och använde likartade genetiska metoder. Men
han använde en helt annan jästsort som modellorganism,
Schizzosaccharomyces pombe. Den är endast en avlägsen
släkting till bagerijäst, eftersom dessa jästsvampar
skilde sig från varandra under evolutionen för mer än
en miljard år sedan.
I mitten av 1970-talet upptäckte Paul Nurse hos S. pombe
genen cdc2. Han visade att denna gen hade en nyckelroll i kontrollen
av celldelningen (övergången från G2 till mitosfas,
M). Senare fann han att cdc2 hade en mer generell funktion. Den
var identisk med den gen ("start") som Hartwell tidigare
identifierat hos bagerijäst och som kontrollerar övergången
från G1 till S.
Denna gen (cdc2) visade sig alltså reglera flera faser i cellcykeln.
År 1987 isolerade Paul Nurse motsvarande gen hos människa
som senare fick namnet CDK1 (cyclin dependent kinase 1). Genen ger
upphov till ett protein som ingår i en familj som kallas cyklinberoende
kinaser, CDK. Nurse visade att CDKs aktivering och funktion var
beroende av s k reversibel fosforylering, dvs att fosfatgrupper
kopplas på och från proteiner. Med utgångspunkt
från dessa fynd har man hos människa hittills upptäckt
ett halvdussin olika CDK-molekyler som deltar i kontrollen av cellcykeln.
Upptäckten av den första cyklinmolekylen
Tim Hunt upptäckte i början
av 1980-talet den första cyklinmolekylen. Cykliner är
proteiner som bildas och bryts ned under cellcykeln. De har fått
sitt namn på grund av att mängden cykliner varierar periodiskt
under cellcykeln. Cyklinerna binder sig till och reglerar CDK-molekylernas
aktivitet samt styr vilka proteiner som ska fosforyleras.
Upptäckten av cyklin, som gjordes med sjöborren Arbacia
som modellsystem, var ett resultat av Hunts fynd att detta protein
periodiskt bryts ned i cellcykeln. Denna periodiska proteinnedbrytning
är en viktig generell kontrollmekanism i cellcykeln. Tim Hunt
upptäckte senare fler cykliner hos andra arter och fann att
även cyklinerna hade bevarat sin funktion genom evolutionen.
Numera känner man till ett tiotal olika cykliner hos människa.
Cellcykelns motor och växellåda
De tre Nobelpristagarna har alltså upptäckt
molekylära mekanismer som reglerar cellcykeln. Mängden
CDK-molekyler är konstant under cellcykeln, men deras aktivitet
varierar på grund av cyklinernas reglerande funktion. Tillsammans
driver CDK-molekyler och cykliner cellen från den ena fasen
i cellcykeln till den följande. Man kan säga att CDK-molekylerna
är cellcykelns motor, medan cyklinerna är växellådan
som bestämmer om cellen ska gå på tomgång
eller drivas framåt i cellcykeln.
Stor betydelse för många forskningsområden
All biomedicinsk forskning har nytta av dessa
grundvetenskapliga upptäckter, som kan få bred tillämpning
inom många områden. Upptäckterna har ökat
förståelsen för cancercellers kromosomala instabilitet,
som innebär att delar av arvsmassan förloras, omlagras
eller fördelas ojämnt mellan dottercellerna. Mycket talar
för att sådana förändringar i cancerceller
har uppkommit på grund av defekter i cellcykeln. Man vet att
gener som ger upphov till CDK-molekyler och cykliner kan fungera
som cancergener (onkogener). CDK-molekyler och cykliner samverkar
även med s k tumörsuppressorgener (t ex p53 och Rb) under
cellcykeln.
Fynden inom cellcykelforskningen börjar nu tillämpas inom
cancerdiagnostiken. Det har visat sig att gener för såväl
CDK-molekyler som cykliner kan finnas i starkt förhöjt
antal i tumörceller, bl a vid vissa former av bröstcancer
och elakartade hjärntumörer. Forskningsrönen kan
också öppna nya vägar för framtida behandling
av cancersjukdomar. Redan nu pågår flera kliniska försök
med läkemedel som hämmar CDK-molekylerna.
010409:
Nobelpriset i medicin.
(Även på 61) (I förteckningen här har tidigarte adress http://www.nobel.se bytts till http://nobelprize.org )
Nobelpriset i medicin
Artiklar
Pristagare :
2000
Arvid Carlsson,
Paul Greengard,
Eric R Kandel, "signal transduction in the nervous system"
1999
Günter Blobel, "for the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localization in the cell"
1998
Robert F. Furchgott,
Louis J. Ignarro,
Ferid Murad, "for their discoveries concerning nitric oxide as a signalling molecule in the cardiovascular system"
1997
Stanley B. Prusiner, "for his discovery of Prions - a new biological principle of infection"
1996
Peter C. Doherty,
Rolf M. Zinkernagel,
"for their discoveries concerning the specificity of the cell mediated immune defence"
1995
Edward B. Lewis,
Christiane Nüsslein-Volhard,
Eric F. Wieschaus,
"for their discoveries concerning the genetic control of early embryonic development"
1994
Alfred G. Gilman,
Martin Rodbell,
"for their discovery of G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells"
1993
Richard J. Roberts,
Phillip A. Sharp,
"for their discoveries of split genes"
1992
Edmond H. Fischer,
Edwin G. Krebs,
"for their discoveries concerning reversible protein phosphorylation as a biological regulatory mechanism"
1991
Erwin Neher,
Bert Sakmann,
"for their discoveries concerning the function of single ion channels in cells"
1990
Joseph E. Murray,
E. Donnall Thomas,
"for their discoveries concerning Organ and Cell Transplantation in the Treatment of Human Disease"
1989
J. Michael Bishop,
Harold E. Varmus,
"for their discovery of the cellular origin of retroviral oncogenes"
1988
Sir James W. Black,
Gertrude B. Elion,
George H. Hitchings,
"for their discoveries of important principles for drug treatment"
1987
Susumu Tonegawa,
"for his discovery of the genetic principle for generation of antibody diversity"
1986
Stanley Cohen,
Rita Levi-Montalcini,
"for their discoveries of growth factors"
1985
Michael S. Brown,
Joseph L. Goldstein,
"for their discoveries concerning the regulation of cholesterol metabolism"
1984
Niels K. Jerne,
Georges J.F. Köhler,
César Milstein,
"for theories concerning the specificity in development and control of the immune system and the discovery of the principle for production of monoclonal antibodies"
1983
Barbara McClintock,
"for her discovery of mobile genetic elements"
1982
Sune K. Bergström,
Bengt I. Samuelsson ,
John R. Vane,
"for their discoveries concerning prostaglandins and related biologically active substances"
1981
Roger W. Sperry,
"for his discoveries concerning the functional specialization of the cerebral hemispheres"
David H. Hubel,
Torsten N. Wiesel,
"for their discoveries concerning information processing in the visual system"
1980
Baruj Benacerraf ,
Jean Dausset,
George D. Snell,
"for their discoveries concerning genetically determined structures on the cell surface that regulate immunological reactions"
1979
Allan M. Cormack,
Godfrey N. Hounsfield ,
"for the development of computer assisted tomography"
1978
Werner Arber,
Daniel Nathans,
Hamilton O. Smith,
"for the discovery of restriction enzymes and their application to problems of molecular genetics"
1977
Roger Guillemin,
Andrew V. Schally,
"for their discoveries concerning the peptide hormone production of the brain"
Rosalyn Yalow,
"for the development of radioimmunoassays of peptide hormones"
1976
Baruch S. Blumberg,
D. Carleton Gajdusek,
"for their discoveries concerning new mechanisms for the origin and dissemination of infectious diseases"
1975
David Baltimore,
Renato Dulbecco,
Howard Martin Temin,
"for their discoveries concerning the interaction between tumour viruses and the genetic material of the cell"
1974
Albert Claude,
Christian de Duve,
George E. Palade,
"for their discoveries concerning the structural and functional organization of the cell"
1973
Karl von Frisch,
Konrad Lorenz ,
Nikolaas Tinbergen,
"for their discoveries concerning organization and elicitation of individual and social behaviour patterns"
1972
Gerald M. Edelman,
Rodney R. Porter,
"for their discoveries concerning the chemical structure of antibodies"
1971
Earl W. Sutherland, Jr.,
"for his discoveries concerning the mechanisms of the action of hormones"
1970
Sir Bernard Katz ,
Ulf von Euler,
Julius Axelrod,
"for their discoveries concerning the humoral transmittors in the nerve terminals and the mechanism for their storage, release and inactivation"
1969
Max Delbrück,
Alfred D. Hershey,
Salvador E. Luria ,
"for their discoveries concerning the replication mechanism and the genetic structure of viruses"
1968
Robert W. Holley,
Har Gobind Khorana,
Marshall W. Nirenberg,
"for their interpretation of the genetic code and its function in protein synthesis"
1967
Ragnar Granit ,
Haldan Keffer Hartline ,
George Wald,
"for their discoveries concerning the primary physiological and chemical visual processes in the eye"
1966
Peyton Rous ,
"for his discovery of tumour-inducing viruses"
Charles Brenton Huggins,
"for his discoveries concerning hormonal treatment of prostatic cancer"
1965
François Jacob,
André Lwoff,
Jacques Monod,
"for their discoveries concerning genetic control of enzyme and virus synthesis"
1964
Konrad Bloch,
Feodor Lynen ,
"for their discoveries concerning the mechanism and regulation of the cholesterol and fatty acid metabolism"
1963
Sir John Carew Eccles,
Alan Lloyd Hodgkin,
Andrew Fielding Huxley,
"for their discoveries concerning the ionic mechanisms involved in excitation and inhibition in the peripheral and central portions of the nerve cell membrane"
1962
Francis Harry Compton Crick,
James Dewey Watson ,
Maurice Hugh Frederick Wilkins,
"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material"
1961
Georg von Békésy,
"for his discoveries of the physical mechanism of stimulation within the cochlea"
1960
Sir Frank Macfarlane Burnet,
Peter Brian Medawar,
"for discovery of acquired immunological tolerance"
1959
Severo Ochoa ,
Arthur Kornberg,
"for their discovery of the mechanisms in the biological synthesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid"
1958
George Wells Beadle,
Edward Lawrie Tatum ,
"for their discovery that genes act by regulating definite chemical events"
Joshua Lederberg,
"for his discoveries concerning genetic recombination and the organization of the genetic material of bacteria"
1957
Daniel Bovet,
"for his discoveries relating to synthetic compounds that inhibit the action of certain body substances, and especially their action on the vascular system and the skeletal muscles"
1956
André Frédéric Cournand,
Werner Forssmann,
Dickinson W. Richards,
"for their discoveries concerning heart catherization and pathological changes in the circulatory system"
1955
Axel Hugo Theodor Theorell ,
"for his discoveries concerning the nature and mode of action of oxidation enzymes"
1954
John Franklin Enders,
Thomas Huckle Weller ,
Frederick Chapman Robbins ,
"for their discovery of the ability of poliomyelitis viruses to grow in cultures of various types of tissue"
1953
Hans Adolf Krebs,
"for his discovery of the citric acid cycle"
Fritz Albert Lipmann,
"for his discovery of co-enzyme A and its importance for intermediary metabolism"
1952
Selman Abraham Waksman,
"for his discovery of streptomycin, the first antibiotic effective against tuberculosis"
1951
Max Theiler ,
"for his discoveries concerning yellow fever and how to combat it"
1950
Edward Calvin Kendall,
Tadeus Reichstein,
Philip Showalter Hench ,
"for their discoveries relating to the hormones of the adrenal cortex, their structure and biological effects"
1949
Walter Rudolf Hess,
"for his discovery of the functional organization of the interbrain as a coordinator of the activities of the internal organs"
Antonio Caetano De Abreu Freire Egas Moniz,
"for his discovery of the therapeutic value of leucotomy in certain psychoses"
1948
Paul Hermann Müller .
"for his discovery of the high efficiency of DDT as a contact poison against several arthropods"
1947
Carl Ferdinand Cori,
Gerty Theresa, née Radnitz Cori,
"for their discovery of the course of the catalytic conversion of glycogen"
Bernardo Alberto Houssay ,
"for his discovery of the part played by the hormone of the anterior pituitary lobe in the metabolism of sugar"
1946
Hermann Joseph Muller,
"for the discovery of the production of mutations by means of X-ray irradiation"
1945
Sir Alexander Fleming ,
Ernst Boris Chain ,
Sir Howard Walter Florey ,
"for the discovery of penicillin and its curative effect in various infectious diseases"
1944
Joseph Erlanger,
Herbert Spencer Gasser,
"for their discoveries relating to the highly differentiated functions of single nerve fibres"
1943
Henrik Carl Peter Dam,
"for his discovery of vitamin K"
Edward Adelbert Doisy ,
"for his discovery of the chemical nature of vitamin K"
1942
The prize money was with 1/3 allocated to the Main Fund and with 2/3 to the Special Fund of this prize section
1941
The prize money was with 1/3 allocated to the Main Fund and with 2/3 to the Special Fund of this prize section
1940
The prize money was with 1/3 allocated to the Main Fund and with 2/3 to the Special Fund of this prize section
1939
Gerhard Domagk,
"for the discovery of the antibacterial effects of prontosil"
1938
Corneille Jean François Heymans,
"for the discovery of the role played by the sinus and aortic mechanisms in the regulation of respiration"
1937
Albert von Szent-Györgyi Nagyrapolt,
"for his discoveries in connection with the biological combustion processes, with special reference to vitamin C and the catalysis of fumaric acid"
1936
Sir Henry Hallett Dale,
Otto Loewi ,
"for their discoveries relating to chemical transmission of nerve impulses"
1935
Hans Spemann ,
"for his discovery of the organizer effect in embryonic development"
1934
George Hoyt Whipple,
George Richards Minot ,
William Parry Murphy ,
"for their discoveries concerning liver therapy in cases of anaemia"
1933
Thomas Hunt Morgan,
"for his discoveries concerning the role played by the chromosome in heredity"
1932
Sir Charles Scott Sherrington ,
Edgar Douglas Adrian ,
"for their discoveries regarding the functions of neurons"
1931
Otto Heinrich Warburg .
"for his discovery of the nature and mode of action of the respiratory enzyme"
1930
Karl Landsteiner ,
"for his discovery of human blood groups"
1929
Christiaan Eijkman,
"for his discovery of the antineuritic vitamin"
Sir Frederick Gowland Hopkins,
"for his discovery of the growth-stimulating vitamins"
1928
Charles Jules Henri Nicolle,
"for his work on typhus"
1927
Julius Wagner-Jauregg ,
"for his discovery of the therapeutic value of malaria inoculation in the treatment of dementia paralytica"
1926
Johannes Andreas Grib Fibiger ,
"for his discovery of the Spiroptera carcinoma"
1925
The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1924
Willem Einthoven,
"for his discovery of the mechanism of the electrocardiogram"
1923
Frederick Grant Banting ,
John James Richard Macleod ,
"for the discovery of insulin"
1922
Archibald Vivian Hill ,
"for his discovery relating to the production of heat in the muscle"
Otto Fritz Meyerhof ,
"for his discovery of the fixed relationship between the consumption of oxygen and the metabolism of lactic acid in the muscle"
1921
The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1920
Schack August Steenberg Krogh ,
"for his discovery of the capillary motor regulating mechanism"
1919
Jules Bordet,
"for his discoveries relating to immunity"
1918
The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1917
The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1916
The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1915
The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1914
Robert Bárány,
"for his work on the physiology and pathology of the vestibular apparatus"
1913
Charles Robert Richet,
"in recognition of his work on anaphylaxis"
1912
Alexis Carrel,
"in recognition of his work on vascular suture and the transplantation of blood vessels and organs"
1911
Allvar Gullstrand ,
"for his work on the dioptrics of the eye"
1910
Albrecht Kossel,
"in recognition of the contributions to our knowledge of cell chemistry made through his work on proteins, including the nucleic substances"
1909
Emil Theodor Kocher,
"for his work on the physiology, pathology and surgery of the thyroid gland"
1908
Ilya Ilyich Mechnikov ,
Paul Ehrlich,
"in recognition of their work on immunity"
1907
Charles Louis Alphonse Laveran ,
"in recognition of his work on the role played by protozoa in causing diseases"
1906
Camillo Golgi ,
Santiago Ramón y Cajal ,
"in recognition of their work on the structure of the nervous system"
1905
Robert Koch ,
"for his investigations and discoveries in relation to tuberculosis"
1904
Ivan Petrovich Pavlov ,
"in recognition of his work on the physiology of digestion, through which knowledge on vital aspects of the subject has been transformed and enlarged"
1903
Niels Ryberg Finsen ,
"in recognition of his contribution to the treatment of diseases, especially lupus vulgaris, with concentrated light radiation, whereby he has opened a new avenue for medical science"
1902
Ronald Ross ,
"for his work on malaria, by which he has shown how it enters the organism and thereby has laid the foundation for successful research on this disease and methods of combating it"
1901
Emil Adolf von Behring ,
"for his work on serum therapy, especially its application against diphtheria, by which he has opened a new road in the domain of medical science and thereby placed in the hands of the physician a victorious weapon against illness and deaths"
Till Entrésidan
Till Introduktionen
Till Forskningsarbetet om samhällsplaneringens problem.
Till Verksamheter i Sverige och i världen.
Till Verksamheter i rollerna A och B
Till Sven Wimnells systemtabell.
Till popup-tabell.
©1999, 2000, 2001, 2002. 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014,
Sven Wimnell, arkitekt SAR : Epost: sven.wimnell@telia.com
140410. Denna sida har adressen http://wimnell.com/omr57.html
|