Nobelprijs gaat naar de biologische klok

De Nobelprijs voor medicijnen gaat naar de ontrafeling van moleculaire mechanisme van het dag-nachtritme bij dieren door drie Amerikaanse genetici. Zij vestigden het vakgebied van de ‘circadiane biologie’.

De Nobelprijs voor Geneeskunde en Fysiologie is maandag toegekend aan drie Amerikanen: Jeffrey Hall, Michael Rosbash en Michael Young voor hun ontdekkingen rond het moleculaire mechanisme dat biologische klok van mens en dier controleert. Dankzij de biologische klok zijn de biologische processen in het lichaam afgestemd op het ritme van dag en nacht in de natuur.

Fruitvliegjes

Ze ontdekten het mechanisme bij fruitvliegjes. Voor de Geneeskundeprijs ontving het Nobelcomité dit jaar 361 nominaties. Het Nobelcomité voor de medicijnenprijs wordt gevormd door wetenschappers van het Karolinska instituut in Stockholm. De prijs bestaat uit 9 miljoen Zweedse kronen, ruim 900.000 euro, die de drie prijswinnaars moeten delen.

Het nu beloonde onderzoekslijn begon in de jaren zeventig toen fruitvliegen werden ontdekt met een genetisch bepaald verstoord dag-en-nachtritme. Maar welk gen dat was en welk mechanisme daardoor werd aangestuurd was onzeker. In 1984 wisten de drie nu bekroonde onderzoekers, Jeffrey Hall en Michael Rosbash, aan de Brandeis University Boston, en Michael Young aan de Rockefeller University in New York, het gen te isoleren. Het gen was al eerder ‘period’ genoemd.

Goede vrienden

Jeffrey Hall en Michael Rosbash zijn al jaren goede vrienden. Ze speelden jarenlang elke middag een potje basketbal ‘met een bijna-religieuze obsessie’, zei Rosbasch in een digitaal college. “Het was na die wedstrijden, in de kleedkamers en onder de douche, waar we wetenschappelijke verhalen uitwisselden. Daar hoorde ik over fruitvliegjes en biologische klok.”

Rosbash (rechts) en Hall begin jaren tachtig. @

Hall en Rosbach ontdekten vervolgens dat het gen een eiwit aanmaakte (PER gedoopt) dat zich ophoopte in de nacht, en weer afnam overdag. Daarna ontdekten de twee dat deze cyclus ontstond omdat het eiwit het gen afremde, in een klassieke ‘remmende terugkoppeling´. Maar zij waren niet de enige onderzoekers op dit gebied. “Mijn collega en ik waren in 1983 dag en nacht in het lab om te zien of we het per-gen gevonden hadden.”, liet Michael Young weten toen hij in 2013 de Chinese Shaw-prijs won. “In die tijd werd activiteit van fruitvliegen gemeten op grafiekpapier. Zodra een vlieg begon met lopen, trok een pen schokkerige lijnen met rode inkt. Er was 6 meter grafiekpapier voor nodig voordat we onszelf overtuigd hadden dat we een functioneel gen in een gemuteerde vlieg hadden gebracht, en daarmee het dag-en-nacht-ritme hadden hersteld.”

Tweede gen: timeless

En al die arbeid leverde ook resultaten op. In 1994 ontdekte Michael Young een twééde klokgen, treffend ‘timeless’ genoemd, dat het TIM-eiwit produceerde. Dit eiwit bleek zich te binden aan het PER-eiwit waardoor het period-gen kon worden geblokkeerd. Ook een derde gen werd door Young ontdekt: ‘doubletime’, dat ook weer van invloed was op de cyclus. Nieuwe eiwitten en interacties houden sindsdien een groot vakgebied bezig: dat van de circadiane biologie.

Video: Michael Rosbash vertelt in 2015 het verhaal van zijn samenwerking met Jeff Hall en hun ontdekkingen