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【转载】2013年诺贝尔生理学或医学奖《生命科学》  

2014-06-21 13:05:28|  分类: 科普论文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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摘 要:三位 2013 年诺奖得主解开了细胞如何管理内部运输系统的秘密。每一个细胞都是一个生产和外运分子的工厂。例如,胰岛素被生产和释放入血,神经递质从一个神经细胞释放传递到另一个。这些分子以囊泡的形式被运输到细胞外部。这三位诺奖得主发现了控制这些细胞内囊泡被按时运输到目的地的分子机理。
2013年诺贝尔生理学或医学奖《生命科学》 - 生物清风岭 - 高中生物,生物教学|生物清风岭
         卡罗琳斯卡研究所的诺贝尔委员会决定将2013年诺贝尔生理学或医学奖颁给James E、Rothman、Randy W. Schekman 和 Thomas C. Südhof,以表彰他们发现了调控细胞内的运输系统——囊泡运输的机制。
         Randy Schekman 发现了囊泡运输的相关基因。James Rothman 阐明了使囊泡与目标融合以运输货物的蛋白质机器;Thomas Südhof 则揭示信号怎样引导囊泡释放内容物。
        通过他们的发现,James E. Rothman、Randy W.Schekman 和 Thomas C. Südhof 揭示了精细严格的细胞囊泡运输控制系统。该系统的失调导致严重后果,如神经系统疾病、糖尿病和免疫系统疾病。
细胞内的囊泡是如何运输的
         在庞大而繁忙的运输口岸,运输系统要确保货物在正确的时间被运输到正确的目的地。具有多种的细胞器的细胞面临着相同的问题,即细胞产生的如激素、神经递质、细胞因子、酶等分子,要在合适的时间运输到细胞内的其他区域或者细胞外。时间和地点是非常重要的。由膜包裹的微小囊泡在细胞器间穿梭往返,或者与细胞外膜结合,释放内容物到胞外。这是非常重要的,它是神经递质时可触发神经活动,它是激素时可调控代谢。这些囊泡又怎么知道其货物要何时被运到何地呢?
信号拥挤揭示控制基因
        Randy Schekman 对细胞如何管理其运输系统非常着迷,在20 世纪70 年代,他决定通过酵母作为模式系统研究其遗传基础。在遗传筛查中,他鉴定到具有运输机器缺陷的酵母细胞的公共运输系统混乱。囊泡在细胞的某些部位堆积。他发现这种堆积的原因是遗传,并继续鉴定突变基因。Schekman鉴定了控制细胞运输系统不同方面的三个基因家族,为解密该严密调控的细胞内囊泡运输的机器做出了贡献。
精确入港
          James Rothman 对细胞运输系统的本质也很感兴趣。20 世纪八九十年代,他研究了哺乳动物细胞中的囊泡运输,发现一种蛋白复合体促进囊泡停靠并与靶膜融合。在融合阶段,囊泡上和靶膜上的蛋白像拉链的一样紧密结合。细胞有许多类似蛋白,它们仅在特定组合时才能结合,从而确保货物被运送到正确的地点。细胞内的囊泡与细胞外膜结合并释放内容物。
        结果证明,Schekman 在酵母中所发现的编码蛋白的基因与Rothman 在哺乳动物中发现的一致,揭示了运输系统的古老起源。他们共同发现了细胞运输机器的重要组分。
时间是非常重要的
          Thomas Südhof 对脑内神经细胞之间的通讯非常感兴趣。信号分子、神经递质从通过Rothman和 Schekman 发现的机器与神经细胞外膜融合的囊泡释放。但是,这些囊泡仅在神经细胞通讯时才释放。这种释放是如何以如此精确的方式进行的?众所周知,钙离子涉及了这一过程,在20 世纪90 年代,Südhof 在神经细胞内寻找钙敏感蛋白。他鉴定了响应钙离子流入,并指导周边蛋白携带囊泡与神经细胞外膜结合的分子机器。该“拉链”拉开,信号物质被释放。Südhof 的发现解释了如何确保时间上的准确性,以及囊泡内容物是如何接到命令释放的。
囊泡运输对于疾病过程的启示
          这三位诺奖得主发现了细胞生理的一个基本过程。这些发现对于我们理解货物如何准时、确切地在细胞内外被运输具有重大影响。从酵母到人,囊泡运输和融合按照相同的原理。囊泡运输对于很多生理过程很重要,在这些生理过程中,囊泡融合被严格控制,如大脑发出信号以释放激素和免疫因子。有缺陷的囊泡运输在包括许多神经和免疫疾病以及糖尿病中被发现。没有了这个极好的精确的体系,细胞将陷入混乱。
James E. Rothman   1950 年生于美国麻省Haverhill。1976 年获得哈佛医学院博士学位后在MIT 进行博士后学习,1978 年,在加州的斯坦福大学进行细胞内囊泡的研究。Rothman 也在普林斯顿大学凯特琳癌症研究所和哥伦比亚大学工作过。2008 年,他加入了美国耶鲁大学,目前是细胞生物学系教授和主席。
Randy W. Schekman 1948 年生于美国明尼苏达圣保罗市,先后在加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学学习,1974 年获得博士学位,师从1959 年诺奖得主Arthur Kornberg。1976 年,他加入加州大学伯克利分校,被聘为分子细胞生物学系教授。他还是霍华德休斯医学研究所的研究人员。
Thomas C. Südhof 1955 年生于德国哥廷根。他在哥廷根的Georg-August-Universit?t 学习,并于1982 年获得硕士学位,同年获得神经生物化学博士学位。1983 年,他在美国德州西南医学中心进行博士后研究, 师从Michael Brown 和JosephGoldstein (1985 年诺奖得主)。1991 年,Südhof 成为霍华德休斯研究所的研究人员,2008 年成为斯坦福大学分子细胞生理学教授。
[参 考 文 献]略
岳东方摘译自:http://www.nobelprize.org
文章来源:《生命科学》2013年第25卷第12期
引用来源:http://www.lifescience.net.cn/arts.asp?id=1830
本文转载自夜听雨《引用:2013年诺贝尔生理学或医学奖》
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