2013年诺贝尔生理学或医学奖揭晓

作者: 梅进, 张笑

来源: 中科院之声

发布日期: 2013-10-07

2013年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家,James E. Rothman, Randy W. Schekman和Thomas C. Südhof,以表彰他们发现细胞内的主要运输系统——囊泡运输的调节机制。他们的研究揭示了细胞如何精确控制物质的运输和投递,这一发现对于理解神经学疾病、糖尿病和免疫学疾病等具有重要意义。

2013年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位解开细胞如何组织其运输系统之谜的科学家。每个细胞如同一座工厂,制造和输出着各类分子比如胰岛素产生后释放到血液中,而被称为神经传递素的化学信号则通过一个神经细胞传递到另外一个神经细胞。这些分子都被运输到细胞周围的被称为囊泡的小“包裹”中。这次获奖的三位科学家解开了调控运输物在对的时间投递到细胞中正确位置的分子原理。

Randy Schekman发现了囊泡传输所需的一组基因;James Rothman阐明了囊泡是如何与目标融合并传递的蛋白质机器;Thomas Südhof则揭示了信号是如何引导囊泡精确释放被运输物的。

通过研究,Rothman, Schekman和Südhof揭开了细胞物质运输和投递的精确控制系统的面纱。该系统的失调会带来有害影响,并可导致诸如神经学疾病、糖尿病和免疫学疾病等的发生。

对于一个庞大且繁忙的港口,需要一套运行体制保证正确的货物在正确的时间运送到正确的地点。细胞,有着被称为细胞器的不同“隔间”,也面临着类似问题:细胞产生分子物质如荷尔蒙、神经传递素、细胞因子、酶等,然后将这些物质在正确的时间里传送到细胞中其他地方或者细胞外。时间和地点决定一切。囊泡体积微小、呈泡状,外面包裹着膜,或在细胞器之间来回运输物质、或与细胞外膜融合将物质释放在外。

这一过程十分重要,因为该过程可在有递质的条件下触发神经活动,或在有荷尔蒙的条件下控制代谢。囊泡又如何知道何时何地“发货”呢?

Randy Schekman醉心于研究细胞如何组织其运输系统,他在上个世纪70年代决定利用酵母菌作为模型系统来从遗传原理上研究该系统。通过遗传筛查,他发现酵母菌的运输机制有缺陷,其运输系统很差劲,囊泡在细胞的特定区域堆积。他发现导致这种“堵塞”的原因是遗传的,便继续研究,试图找到变异的基因。Schekman发现三类基因能够控制细胞运输系统的不

James Rothman同样着迷于研究细胞运输系统的本质。当Rothman在上个世纪80至90年代研究哺乳动物细胞内的囊泡运输时,他发现一种蛋白复合物能让囊泡进入并融合目标膜。在融合过程中,囊泡上的蛋白质与目标膜如同拉链一般相互结合。这样的蛋白质数量很多且只以特定方式结合,如此使得运输物质能够投递到精确位置。同样的原理也在细胞内运行着,当囊泡与细胞外膜结合时便释放其内容物。

后来人们发现,Schekman在酵母菌中发现的基因一部分可编码Rothman在哺乳动物中找到的那些蛋白,从而揭开了这种运输系统的古老进化起源。他们一同绘制出了这种细胞运输机制的关键部分。

2010年Thomas C. Südhof曾博士访问生物物理研究所。

Südhof教授以“How calcium triggers neurotransmitter release”为题,做了精彩的学术报告,报告中Südhof教授详细介绍了他在突触囊泡释放机制研究方面的新进展,阐述了在囊泡释放过程中相关蛋白之间相互作用的机制,并展示了大量的实验结果,深刻揭示了囊泡蛋白synaptotagmin在神经细胞中的表达特征,并进一步阐明了在同步释放和异步释放过程中是由囊泡蛋白synaptotagmin来发挥钙感受器的作用。

同时Südhof教授也介绍了Munc18蛋白与SNARE复合物相互作用的方式及可能的机制。他的报告进一步促进了人们对于突触传递机制的认识,给现场的老师和学生留下了极深的印象。报告结束后,Südhof教授获颁了“中国科学院爱因斯坦讲席教授”荣誉证书。详情可见 http://www.ibp.cas.cn/zhxw/2010zhxw/201006/t20100630_2890083.html

据科学网2009年报道,在科学网主办的“SCI之父”加菲尔德博士与中国公众的首次见面会上,加菲尔德博士特意提到了使用引文分析预测诺贝尔奖。并指出诺贝尔奖得主或者诺贝尔级别的科学家有一个共性,就是发表文章的篇数可能并不是很多,但是其引文量却是普通科学家引文的30-50倍,这些文章被称为“经典引文”。

其中列举的可能获奖的文献中就提到了“James E. Rothman在细胞膜运转机制领域的研究”详情可见原文 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2009/9/223702.shtm

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