Nobelistide avastused aitavad Tartu teadlasi

Helenduva gaasi spektri mõõtmiseks juhib Tartu Ülikooli füüsika instituudi gaaslahenduslabori optika ja spektroskoopia dotsent Matti Laan valguse optilise kaabli abil spektomeetrisse. Niisuguse kaabli loomiseni viiva avastuse tegijatele määrati tänavune Nobeli füüsikapreemia. Foto: Alo Lõhmus

Kujunemisjärgus ribosoomis leidub struktuure, mis hiljem ülearuseks osutuvad. Need «ülearused» osad aga kannavad olulist rolli ribosoomi väljakujunemisel, tuvastasid Tartu teadlased tänavu Nobeli preemia pälvinud uuringu tulemuste abil.

Valgud on elusorganismi tähtsaimad ehitusmaterjalid, mis viivad läbi peaaegu kõik organismis toimuvad reaktsioonid. Üksikasjalikud näpunäited selle kohta, kuidas peab organism ühe või teise elutegevuseks tarviliku valgu kokku panema, on kirjas DNA-molekulis.

Kui aeg valgu valmistamiseks on küps, kopeeritakse vastav informatsioonilõik RNA-molekuli ning viimase põhjal sünteesitaksegi valk.

Kuid kes või mis seda teeb? See töö on jäetud ribosoomide hooleks, mida leidub igas rakus tuhandeid. Eelöeldu on aga vaid pool vastust, sest kuidas ribosoom valke tegelikult sünteesib, on siiani saladus.

«Ribosoomi funktsioneerimise molekulaarsed mehhanismid on suurel määral veel teadmata,» lausub Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudi molekulaarbioloogia õppetooli juhataja professor Jaanus Remme.

Tänavuse Nobeli keemiapreemia laureaadid Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz ja Ada E. Yonath kirjeldasid ribosoomi struktuuri, tehes seda lausa aatomi täpsusega. Kuid ribosoom sisaldab sadu tuhandeid aatomeid ning tagatipuks muudab ribosoom vastavalt tööülesannetele kuju. Nobelistide koostatud struktuurikirjeldus on seega vaid esimene, ehkki ülioluline samm selle saladusliku organelli tundmaõppimiseks.

Nobelistide koostatud struktuurikirjeldusi kasutavad kõik teadlased, kes tänapäeval ribosoomi uurivad, teiste seas ka Jaanus Remme ning tema kolleegid Tartu Ülikoolist.
«Meie uurime ribosoomi funktsionaalset topograafiat: milline ribosoomi osa mille jaoks on,» selgitab Remme. «Struktuurne kirjeldus on meile ülioluline.»

Omaette küsimus on seegi, kuidas ribosoomitaoline keeruline ning molekulaarses mõttes hiigelsuur objekt üldse sünnib. Seda katab suures osas veel saladuseloor. Ehkki arenevas rakus tekib ribosoome pidevalt juurde, ei saa ükski olemasolev organell pretendeerida ribosoomide loomise aule; need keerulised objektid näikse justkui tekkivat iseenesest.

Päris nii see mõistagi ei ole. «Ribosoom koosneb valkudest ja nukleiinhapetest, mis on tõesti võimelised ise kokku minema, ise üksteisega seonduma. Kuid selle juures on mitmeid abifaktoreid,» rääkis Remme. «Meie püüame selgeks teha, mis need abifaktorid on, mida nad teevad ning kuidas ribosoomi kokkupanekus osalevad.»

Tartu teadlastel on õnnestunud näiteks välja selgitada, miks on ribosoomi kujunemise alguses mõned selle komponendid molekulaarselt palju suuremad kui hilisemas valmis ribosoomis. Kas aga materjal, mis ribosoomi lõplikul valmimisel kõrvale heidetakse, on täielikult kasutu?

«Oleme leidnud, et need osad täidavad ribosoomi moodustumise varajasel etapil ajutisi funktsioone,» valgustab Remme Tartu teadlaste töid. «Need ajutised osad on olulised ning vajalikud ribosoomi lõpliku struktuuri tekkimisel.»

KEEMIAPREEMIA
Ribosoomi struktuuri ja funktsiooni uuringute eest.
•    Venkatraman Ramakrishnan, Suurbritannia
•    Thomas A. Steitz, USA
•    Ada E. Yonath, Iisrael
--------------------------------------------------------

Nooruses olime kõik kasvajad

Rakkude elu määravad kromosoomide otstes asuvad DNA-struktuurid nimega telomeerid. Need on nagu kingapaela otstes paiknevad plastnupukesed, mis hoiavad kromosoome kulumast. Kulumisoht on aktuaalne siis, kui kromosoomi DNA raku pooldumise käigus kopeerimisele suunatakse.

Meditsiinipreemia laureaadid Elizabeth Blackburn ja Jack Szostak tuvastasid, kuidas telomeerid seda teevad; Carol Greider ja Blackburn identifitseerisid lisaks ka ensüümi, mis hoolitseb telomeeride endi korrashoiu eest.

Kui raku elu hakkab lõppema, hakkavad ka telomeerid kuluma ja rakk sureb. Kuid vähirakkudes püsivad telomeerid kulumatuna. Ülejäänud organismile tähendab osa rakkude surematus katastroofi.

Kuid on veel ühed rakud, mis on igavesti noored – tüvirakud, mis võivad kasvada ükskõik millisteks koerakkudeks. Pärast munaraku jagunemist koosneb embrüo embrüonaalsetest tüvirakkudest.

«Võib öelda, et varajases nooruses – miinus üheksa kuud ja sealt mõni päev edasi – olime me kõik kasvajarakukogumikud,» muigab Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudi direktor Toivo Maimets. «Kasvajaline protsess pidurdus arengu käigus. Asi läheb halvaks, kui pidurdused taas kaovad.»

Briti kolleegidega tõestas Mai­mets, et tüvi- ja vähiraku signaalsüsteemid on ühesugused. (PM)

MEDITSIINIPREEMIA
Avastuse eest, kuidas telomeerid ning ensüüm nimega telomeraas kaitsevad kromosoome.
•    Elizabeth H Blackburn, USA
•    Carol W. Greider, USA
•    Jack W. Szostak, USA

--------------------------------------------------------

Valgus liigub kaabli välisküljel

Tartu Ülikoolis arendatakse kaablit, milles valgus liigub välispinnal.

Tavalises valguskaablis liigub optiline signaal läbipaistva kiu kaudu. Impulsside abil antakse kaablis edasi digitaalseid valgussignaale, mis juhtme teises otsas taas elektriliseks moondatakse.

Tänavuse Nobeli füüsikapreemia laureaadid Charles K. Kao, Willard S. Boyle ning George E. Smith said tunnustuse osaliseks muu hulgas just sellise kaabli loomise eest, mida mööda võib valgusimpulss võimendamist vajamata liikuda sadu kilomeetreid.

Kaabli arendamisel püütakse vähendada valguse kadusid ja moonutusi, selgitab füüsika instituudi gaaslahenduslabori optika ja spektroskoopia dotsent Matti Laan.

Tartu Ülikoolis aga arendatakse kaablit, milles valgussignaal liigub mööda kaabli välisseinu.
Vanemteadur Ilmar Kink selgitab, et valguse edastamise seesugune võimalus rajaneb nn lähivälja efektil. Kui valmistada optiline kiud, mis on peenema diameetriga kui valguse lainepikkus, siis ei mahu signaali optiline väli enam kiudu ära ning hakkabki liikuma mööda kaabli väliskülge.

Seesugune juhe oleks väliskeskkonna suhtes tundlik ning sellest saaks teha mitmesuguseid sensoreid. Kui kaablile lisada retseptormolekulid, reageerib selle valgusväli niipea, kui mõni molekul juhtmele langeb. (PM)

FÜÜSIKAPREEMIA
Läbimurde eest valguse transportimisel fiibri kaudu optiliseks kommunikatsiooniks ning digitaalfotograafiale aluse pannud CCD-sensori leiutamise eest.
•    Charles K. Kao, Suurbritannia
•    Willard S. Boyle, USA
•    George E. Smith, USA
--------------------------------------------------------

Eraomanik on halb peremees

Kas riik on tõepoolest halb peremees? Seda tavatarkust kõigutab Nobeli tänavuse majanduspreemia ühe laureaadi Elinor Ostromi töö, mis tõestas, et ressursse haldavad kõige paremini mitte eraomanikud, vaid ressursside kasutajad kollektiivselt.

Teadlane uuris ühiskasutuses olevaid kalavarusid, karjamaid, metsi, järvi ning pinnaseveereservuaare ning tuvastas, et need on paremini majandatud kui samalaadsed ressursid eraomaniku või tsentraliseeritud riigiaparaadi halduses. Ressursi kasutajad oskavad valida kõige sobivamad ja oludele kohasemad otsustusmehhanismid.

«Ostrom ütleb, et erastamine ei ole kindlasti mitte ühise ressursi haldamise parim viis,» lausus Tartu Ülikooli rahvamajanduse instituudi riigimajanduse õppetooli juhataja Janno Reiljan. «Ta rõhutab tegelikkuses väga palju mitte niivõrd riigi osa, vaid indiviidide omavahelise suhtluse tähtsust ühisressursi haldamise institutsioonide ülesehitamisel.»

Reiljani sõnul on probleem väga aktuaalne ka Eestis, kuid kahjuks ei ole meil ükski majandusteadlane seda aspekti teoreetiliselt uurinud.

Nobeli majanduspreemia teine laureaat on Oliver Williamson, kes uuris, millal on firmal mõistlik loobuda mõne funktsiooniga ise tegelemast ning see turult sisse osta. (PM)

MAJANDUSPREEMIA
Majandusalase juhtimise analüüsi eest, eriti ühiste ressursside osas, ning ettevõtte võimaluste piiride uurimise eest.
•    Elinor Ostrom, USA
•    Oliver E. Williamson, USA