諾貝爾獎官網(wǎng)發(fā)文稱：每個細(xì)胞都是一個生產(chǎn)和出口分子的工廠——胰島素被合成并釋放到血液中、神經(jīng)遞質(zhì)從一個神經(jīng)細(xì)胞發(fā)送到另一個。這些分子被包裝在“囊泡”中，再運輸?shù)街車募?xì)胞。
這三名諾貝爾獎得主發(fā)現(xiàn)了這種運輸系統(tǒng)背后的分子機(jī)制，揭示了這些細(xì)胞貨物如何在正確的時間被運送到正確的細(xì)胞靶點。
蘭迪·謝克曼發(fā)現(xiàn)了一系列囊泡運輸所需的基因；詹姆斯·羅斯曼闡明了允許囊泡與目標(biāo)進(jìn)行融合、使分子得以轉(zhuǎn)運的蛋白質(zhì)機(jī)制。托馬斯·聚德霍夫則揭示了指導(dǎo)囊泡精確釋放貨物的信號機(jī)制。
鑒于以上發(fā)現(xiàn)，羅斯曼、謝克曼和聚德霍夫揭示了控制細(xì)胞貨物進(jìn)行精確轉(zhuǎn)運分子機(jī)制。如果轉(zhuǎn)運系統(tǒng)受到干擾，則會對有機(jī)體產(chǎn)生有害影響，并導(dǎo)致如神經(jīng)系統(tǒng)疾病，糖尿病，免疫疾病等病癥。
下面，就讓我們一張圖解讀2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎研究：
諾貝爾獎官方網(wǎng)站深度解讀2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎或?qū)⒀芯俊?/strong>
細(xì)胞貨物如何轉(zhuǎn)運？
在繁忙的大港口，為了確保正確的貨物在合適的時間被運送到正確的目的地，需要動用多個系統(tǒng)。同理，有著多個不同的細(xì)胞器的細(xì)胞也面臨著類似的問題：細(xì)胞產(chǎn)生的分子，如激素，神經(jīng)遞質(zhì)，細(xì)胞因子和酶等，有些要被傳遞到細(xì)胞內(nèi)的其他地方，有些要被轉(zhuǎn)運出細(xì)胞——所有細(xì)胞貨物都要在正確的時刻被轉(zhuǎn)運到正確的地點。
囊泡（Vesicles）是由膜包裹的微型小泡，能夠帶著細(xì)胞貨物穿梭于細(xì)胞器間，也能夠與細(xì)胞膜融合，將貨物釋放到細(xì)胞外部。由于神經(jīng)激活過程中神經(jīng)遞質(zhì)的釋放、代謝調(diào)節(jié)過程中激素的釋放都涉及這種轉(zhuǎn)運，囊泡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)是非常重要的。那么，這些囊泡怎么知道何時在哪里交付貨物？
從“堵車”現(xiàn)象中揭秘遺傳控制
蘭迪·謝克曼為細(xì)胞如何組織其轉(zhuǎn)運系統(tǒng)而深深著迷。在20世紀(jì)70年代，他決定利用酵母作為模式生物，研究這種轉(zhuǎn)運系統(tǒng)遺傳基礎(chǔ)。通過基因篩選，他發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞轉(zhuǎn)運機(jī)制有缺陷的酵母細(xì)胞，這種酵母的細(xì)胞貨物轉(zhuǎn)運情況就好像安排不周的公共交通系統(tǒng)一樣：囊泡堆積在細(xì)胞的某些部位。他發(fā)現(xiàn)，是遺傳原因?qū)е铝诉@種“擁堵”，于是致力于鑒別與此相關(guān)的突變基因。謝克曼鑒定了能控制細(xì)胞轉(zhuǎn)運系統(tǒng)不同方面的三類基因，從而為介導(dǎo)囊泡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的嚴(yán)格調(diào)控機(jī)制提供了新的見解。
精確對接
詹姆斯·羅斯曼也對細(xì)胞轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的本質(zhì)深感好奇。他在20世紀(jì)80年代和90年代利用哺乳動物細(xì)胞研究囊泡轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。羅斯曼發(fā)現(xiàn)一個蛋白復(fù)合物能使囊泡與他們的目標(biāo)膜進(jìn)行對接和融合。在融合過程中，囊泡和目標(biāo)膜上的蛋白以類似拉鏈的方式結(jié)合。事實上，這樣的蛋白有很多，為了確保貨物被交付到一個精確的位置，它們只會以特異性的方式進(jìn)行結(jié)合。囊泡結(jié)合細(xì)胞外膜釋放細(xì)胞貨物的原理與在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)運的原理是相同的。
原來，謝克曼鑒別的那些酵母基因中，有一部分基因的蛋白產(chǎn)物是與羅斯曼在在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的蛋白相對應(yīng)的，這揭示了細(xì)胞轉(zhuǎn)運系統(tǒng)古老的演化起源?？偟膩碚f，他們揭示了細(xì)胞貨物轉(zhuǎn)運機(jī)制的關(guān)鍵部件。
時間就是一切
托馬斯·聚德霍夫則對大腦中神經(jīng)細(xì)胞間如何建立溝通很感興趣。囊泡通過與神經(jīng)細(xì)胞外膜融合將神經(jīng)遞質(zhì)釋放到胞外。這一過程中起作用的正是羅斯曼和謝克曼發(fā)現(xiàn)的機(jī)制。然而，這些囊泡只有在需要向相鄰的神經(jīng)細(xì)胞發(fā)送神經(jīng)信號時才能將包含的神經(jīng)遞質(zhì)放出，怎么對這個過程進(jìn)行精確控制？鈣離子參與了這一過程。在20世紀(jì)90年代，聚德霍夫致力于搜索神經(jīng)細(xì)胞中的鈣離子敏感蛋白。他隨后揭示了對鈣離子內(nèi)流進(jìn)行應(yīng)答、并促使相鄰蛋白質(zhì)迅速將囊泡結(jié)合到神經(jīng)細(xì)胞外膜的分子機(jī)制——拉鏈被打開、信號物質(zhì)被釋放。聚德霍夫的發(fā)現(xiàn)解釋了囊泡轉(zhuǎn)運的時間精度是如何實現(xiàn)的，并闡釋了和囊泡中貨物的釋放可以通過信號加以控制。。
從囊泡轉(zhuǎn)運洞察疾病進(jìn)程
