Em 12/06: BERT SAKMANN

★12/06/1942
Médico alemão e cientista pesquisador que, em 1991, compartilhou com o físico alemão Erwin Neher o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina pela pesquisa sobre a função celular básica e pelo desenvolvimento da técnica de patch-clamp (um método de laboratório amplamente utilizado em biologia celular e a neurociência para detectar correntes elétricas tão pequenas quanto um trilionésimo de ampere através das membranas celulares.

Um dos processos fundamentais da vida é o trânsito de átomos carregados – íons – através da camada superficial das células que constituem os organismos. Entre outras coisas, esse trânsito é de fundamental importância para a transferência de sinais nos nervos e músculos para que o corpo funcione. Por volta de 1980, Bert Sakmann e Erwin Neher desenvolveram um método para medir as correntes extremamente fracas envolvidas nos trânsitos de íons. Esses resultados confirmaram que o trânsito ocorre por canais iônicos – moléculas na superfície das células que, sob certas condições, permitem a passagem dos íons.

De 1969 a 1970, Sakmann atuou como assistente de pesquisa no departamento de neurofisiologia do Instituto Max Planck de Psiquiatria e, em seguida, concluiu seu pós-doutorado no departamento de biofísica da University College de Londres. Depois de receber seu diploma de médico pela Universidade de Göttingen em 1974, Sakmann ingressou no departamento de neurobiologia do Instituto Max Planck de Química Biofísica, onde dividiu espaço de laboratório com Neher.

Trabalhando juntos, os dois cientistas usaram a técnica patch-clamp para estabelecer conclusivamente a existência de conjuntos característicos de canais iônicos nas membranas celulares – alguns dos quais permitem o fluxo apenas de íons positivos, enquanto outros passam apenas íons carregados negativamente. Isso estabelecido, eles examinaram uma ampla gama de funções celulares, finalmente descobrindo o papel que os canais iônicos desempenham em doenças como diabetes, fibrose cística, epilepsia, várias doenças cardiovasculares e certos distúrbios neuromusculares. Essas descobertas possibilitaram o desenvolvimento de novas e mais específicas terapias medicamentosas.

Em 1979, Sakmann tornou-se pesquisador associado do grupo de biologia de membrana do Instituto Max Planck de Química Biofísica. Mais tarde, ele serviu como chefe da unidade de biologia de membrana (1983) e do departamento de fisiologia celular do instituto (1985). De 1989 a 2008, Sakmann chefiou o departamento de fisiologia celular do Instituto Max Planck de Pesquisa Médica. Sakmann e Neher co-escreveram Single-Channel Recording (1983; 2ª ed., 2005), um trabalho de referência que cobre uma variedade de técnicas usadas para estudar canais de membrana.

VISÃO MOLECULAR DA MEMBRANA CELULAR
As proteínas intrínsecas penetram e se ligam fortemente à bicamada lipídica, que é composta em grande parte por fosfolipídios e colesterol e que normalmente tem entre 4 e 10 nanômetros (nm; 1 nm = 10^-9 m) de espessura. Proteínas extrínsecas são fracamente ligadas às superfícies hidrofílicas (polares), que ficam de frente para o meio aquoso tanto dentro quanto fora da célula. Algumas proteínas intrínsecas apresentam cadeias laterais de açúcar na superfície externa da célula.

DIFERENTES TIPOS DE TRANSPORTE DE MEMBRANA
A membrana celular contém proteínas que transportam íons e moléculas solúveis em água para dentro ou para fora da célula. Algumas moléculas são capazes de se difundir livremente através da membrana em um processo conhecido como difusão simples.

LEIA
https://pt.wikipedia.org/wiki/Bert_Sakmann

https://www.britannica.com/biography/Bert-Sakmann

AUTOBIOGRAFIA
LEIA O TEXTO ORIGINAL EM INGLÊS
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1991/sakmann/biographical/
Nasci durante a segunda guerra mundial em Stuttgart, capital da Suébia, como o primeiro de dois filhos. Meu pai, Bertold Sakmann, era o diretor de um teatro, o terceiro filho de um médico cuja família havia vivido no sul da Alemanha por várias gerações. Minha mãe, Annemarie Sakmann, era fisioterapeuta e nasceu em Bangkok, a segunda filha de um médico prussiano que serviu como médico para o rei do Sião e foi o fundador do primeiro hospital no Sião.

Durante a primeira metade da minha infância, cresci em Lindau, no Lago Constança, em um ambiente totalmente rural. Lá fui para a escola primária, antes de retornar a Stuttgart, onde completei meu Abitur no Wagenburg Gymnasium. Meus únicos interesses reais na escola eram as aulas de física. Em casa, passei a maior parte do tempo projetando e construindo modelos de barcos a motor e à vela, bem como aviões de controle remoto. Geralmente, presumia-se que eu me tornaria um engenheiro. No último ano da escola, no entanto, aprendi sobre cibernética e sua possível aplicação à biologia. A cibernética me fascinou, porque me parecia que os organismos vivos podiam ser entendidos em termos de engenharia.

Como não conseguia me decidir entre física e biologia, matriculei-me na faculdade de medicina da Universidade de Tübingen. Os primeiros dois anos na medicina ofereceram um amplo espectro em bioquímica e fisiologia e decidi fazer minha tese de doutorado em eletrofisiologia que parecia estar mais próxima da engenharia. Na época, era prática comum estudar em várias escolas médicas diferentes e frequentei escolas em Friburgo, Berlim e Paris. Minha decisão de terminar os estudos de medicina em Munique foi em grande parte ditada por uma bela jovem cuja atenção eu estava desesperado para chamar em Tübingen, embora sem sucesso inicial. Hoje Christiane é minha esposa e temos dois filhos e uma filha. Christiane é uma oftalmologista de grande sucesso, especializada em oftalmologia pediátrica. Na maior parte do tempo, desde que nos casamos, sou conhecido em Göttingen e Heidelberg como o “marido do oftalmologista”.

Naquela época, a “cibernética biológica” era um campo que fascinava muitos estudantes de biologia e física. A análise comportamental quantitativa de Werner Reichardt e Bernhard Hassenstein da resposta optomotora de um besouro prometeu tornar as funções cerebrais compreensíveis em termos da teoria da informação. Otto Creutzfeldt, do Instituto Kraepelin em Munique, me aceitou como aluno de doutorado para trabalhar na base eletrofisiológica do reconhecimento de padrões. Embora pequeno para os padrões de hoje, o Instituto Kraepelin abrangia quase todos os aspectos da neurobiologia da época, variando de gravações de corrente de grampo de tensão de neurônios de caracol no departamento de Dieter Lux a análise quantitativa do comportamento de macaco no departamento de Detlev Ploog No departamento de Otto Creutzfeldt, grande entusiasmo e otimismo prevaleceu na tentativa de compreender e construir modelos de reconhecimento de padrões pelo sistema visual, e houve uma estreita colaboração com engenheiros elétricos e cientistas da computação da Universidade Técnica de Munique. Após três anos de trabalho experimental na base neurofisiológica da adaptação à luz no sistema visual do gato, percebi que o sistema nervoso central (SNC) era muito difícil de compreender sem compreender as conexões sinápticas de forma mais clara. Fiz um curso sobre mecanismos básicos da visão em uma escola de verão e assisti a uma palestra ministrada por Bernard Katz sobre nervos, músculos e sinapses, que me convenceu de que a fisiologia celular seria muito útil para tentar entender as funções do sistema nervoso central sistema. Para ganhar experiência em fixação de tensão, entrei para o laboratório de Dieter Lux e aprendi com Erwin Neher como fixar a tensão em correntes sinápticas em neurônios caracol antes de me mudar para o departamento de Bernard Katz na University College, em Londres.

Lá trabalhei com Bill Betz por um ano, aprendendo os fundamentos da transmissão sináptica e desmontando a sinapse neuromuscular em seus elementos pré e pós-sinápticos. Durante os dois anos seguintes, aprendi, com Dale Purves, que a sinapse neuromuscular também é um bom modelo para estudar mudanças de longo prazo na excitabilidade química e elétrica. Durante esse tempo, Bernard Katz e Ricardo Miledi descobriram “ruído de membrana” e “eventos elementares”, e Linc Potter e Ricardo Miledi, no mesmo departamento, fizeram as primeiras tentativas de contar e isolar os receptores de acetilcolina. Tive muita sorte de estar no University College nessa época específica, quando tanto a eletrofisiologia quanto a bioquímica da transmissão sináptica se tornaram moleculares. Parecia que uma compreensão molecular das correntes da placa terminal estava ao meu alcance, e ficou claro para mim que eu queria trabalhar nos aspectos moleculares da transmissão sináptica e no desenvolvimento das sinapses, que é o que tenho feito desde . Os principais desafios experimentais foram o registro direto dos eventos elementares que foram postulados a partir dos experimentos de Katz e Miledi, a caracterização bioquímica e estrutural da molécula do receptor de acetilcolina e a relação entre a estrutura e função dos canais iônicos e receptores.

Quando Otto Creutzfeldt me ofereceu a oportunidade de dirigir um laboratório próprio em seu departamento no Instituto Max-Planck de Química Biofísica em Göttingen, aceitei de bom grado, porque outros departamentos de orientação físico-química e bioquímica pareciam fornecer a base certa para fisiologia molecular . Erwin Neher também havia se mudado para Göttingen e concordamos em caracterizar diferentes subtipos de canais ativados por acetilcolina com métodos biofísicos. Este projeto correu muito bem e nos sugeriu que os canais iônicos nas fibras musculares desnervadas podem ser uma boa escolha para experimentar pipetas extracelulares para o registro de eventos elementares. Algum sucesso inicial foi seguido por muitas frustrações nas tentativas de melhorar a resistência do selo pela escolha de diferentes preparações e tratamentos de pontas de pipeta. Finalmente, com a ajuda de um grupo de colaboradores muito dedicados, Owen Hamill, Alain Marty e Fred Sigworth, conseguimos estabelecer configurações de gravação de patch clamp que nos permitiram investigar quase qualquer tipo de canal em quase todos os tipos de células. Um curso prático e o livro que resultou dele marcaram o fim de nosso foco principal em problemas metodológicos e me permitiram concentrar meus esforços na compreensão do papel dos canais iônicos na sinalização sináptica no nível molecular. O trabalho resultante foi realizado com David Colquhoun e Joachim Bormann nos anos seguintes.

O próximo passo metodológico foi aplicar técnicas de biologia molecular a problemas de fisiologia de canais iônicos. Parecia que o uso adequado de canais recombinantes em oócitos de Xenopus só poderia ser feito em combinação com medições de condutância de canal único. Junto com Veit Witzemann, descobrimos uma maneira simples de liberar oócitos injetados com mRNA de suas camadas de cobertura para realizar as primeiras medições de condutância de canal único de receptores de acetilcolina expressos de maneira heterogênea. Mais tarde, Shosaku Numa sugeriu que colaborássemos combinando técnicas de patch clamp e DNA recombinante para estabelecer relações estrutura-função do receptor de acetilcolina. Esta colaboração frutífera identificou a base estrutural dos subtipos de canal e domínios localizados importantes para o transporte de íons. Também me deu um forte incentivo para aprender técnicas de DNA recombinante sozinho. Mais tarde, quando criei meu próprio departamento, assegurei-me de que as técnicas de biofísica celular e biologia molecular estivessem bem representadas. Como resultado, eu estava bem equipado para seguir meu forte interesse nas relações estrutura-função dos canais iônicos e na sinaptogênese da junção neuromuscular.

Outro desafio técnico, desenvolver novos métodos para registrar correntes pós-sinápticas de neurônios em fatias cerebrais, foi motivado pelo meu interesse contínuo na fisiologia sináptica do SNC. Junto com Tomoyuki Takahashi, desenvolvemos um método para expor neurônios em fatias do cérebro, de modo que as técnicas de patch clamp pudessem ser aplicadas para medir correntes sinápticas quânticas e eventos elementares no SNC. Compreender a transmissão sináptica no SNC requer uma estreita colaboração com biólogos moleculares, então mudei meu laboratório de Göttingen, onde colaborava com Erwin Neher por dezesseis anos, para Heidelberg, um dos centros de biologia molecular na Alemanha. Aqui, estou colaborando com Peter Seeburg para elucidar as funções e disfunções das sinapses do SNC em nível molecular, usando uma abordagem que combina as técnicas da biofísica e da biologia molecular.

Olhando para trás, me sinto muito feliz por ter começado minha carreira em dois laboratórios que me orientaram para importantes questões científicas que me interessaram por mais de vinte anos. Os cientistas que mais me influenciaram foram Otto Creutzfeld, que me fez decidir seguir a carreira científica em neurofisiologia, e Bernard Katz, em cujo departamento na University College de Londres fui formado em biofísica celular e que ainda continua sendo meu mentor. Mais tarde, tive a sorte de encontrar outros cientistas com quem compartilhei interesses e que se tornaram bons amigos. Com Erwin Neher, compartilhei dezesseis anos emocionantes e maravilhosos de aventuras científicas e ‘basteln’ em novos métodos no Instituto Max-Planck em Göttingen. Em nossa colaboração, sempre se provou importante gastar uma boa parte de nosso tempo desenvolvendo métodos e instrumentos, e compartilhar métodos recém-desenvolvidos com outros cientistas.

Comecei minha carreira científica na Max-Planck-Gesellschaft em 1966 e, com exceção de três anos de pós-doutorado (1970-1973) na University College de Londres, permaneci filiado a esta organização desde então. As condições ideais de trabalho fornecidas por esta organização foram inestimáveis le. Atualmente sou o Diretor do Departamento de Fisiologia Celular do Max-Planck-Institute for Medical Research em Heidelberg, bem como, atualmente, o Diretor Interino deste Instituto. A maioria dos principais prêmios foi concedida a mim juntamente com Erwin Neher, com quem também compartilho o Prêmio Nobel. Esses prêmios anteriores foram o Prêmio Bunsen, o Prêmio Feldberg, o Prêmio Spencer, o Prêmio Leibniz, o Prêmio Gross-Horwitz, o Prêmio Louis Jeantet e o Prêmio Gairdner. Para mim, os prêmios mais importantes, antes de dividir o Prêmio Nobel, foram o Prêmio Magnes da Universidade Hebraica (1982) e o Prêmio Harvey do Technion (1991). Estou feliz por ser o primeiro cientista alemão a receber esses prêmios.

Afiliação na época da premiação: Max-Planck-Institut für medizinische Forschung, Heidelberg, República Federal da Alemanha

Motivação do prêmio: “por suas descobertas sobre a função dos canais iônicos únicos nas células.”