三位科学家主揭秘细胞内交通控制系统获诺奖
时机就是一切
托马斯-C·苏德霍夫则对大脑内的神经细胞如何沟通感兴趣。囊泡通过同神经细胞的外膜结合,从而将信号分子神经递质释放出来,遵循的正是罗斯曼和谢克曼发现的原理。但是,这些囊泡只有在神经细胞需要给临近的神经细胞发送信号时,才被允许将其包含的神经递质释放出来。那么,如何对这种释放进行精确地控制呢?
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科学家们此前已经知道,钙离子与这一过程有关。在上世纪90年代,苏德霍夫就开始在神经细胞中搜寻钙离子敏感蛋白。最终,他阐明了对大量钙离子进行应答并指导临近的蛋白快速地让囊泡同神经细胞的外层膜相结合的分子机制—拉链被打开,信号物质释放出来。
就这样,苏德霍夫的发现解释了如何获得这种时间上的精确性以及囊泡内的“货物”如何被按需释放。
后来的研究结果表明,谢克曼在酵母中发现的某些基因的蛋白产物与罗斯曼在哺乳动物内发现的蛋白相对应,这就揭示了细胞输送系统古老的进化源头,表明哺乳动物和酵母等生物体在这一点上都遵循同样的原理。因此,这三个人一起,标识出了细胞输送机制的关键组成部分。
有助于厘清疾病的发病过程
上述三位诺贝尔奖得主发现了细胞生理学上的一个基本过程。这些发现对于我们理解这些“货物”如何在正确的时间、在细胞内外被精确地输送具有非常重要的影响。从酵母到人,不同的生物体利用相同的机制进行囊泡的输送和融合。
这套系统对于很多需要对囊泡融合进行控制的生理过程至关重要,从大脑内的信号传递到荷尔蒙以及免疫细胞因子的释放等,不一而足。科学家们也发现,在包括一系列神经疾病和免疫疾病、糖尿病等在内的病症中,患者的囊泡输送都出现了缺陷。这就表明,没有囊泡这一令人惊叹的精细组织以及其精准的输送过程,细胞会陷入一片混乱中。
另外,随着囊泡输送研究的深入,一系列新药将会研发出来,脑功能失衡和精神疾病等药物有望在不久的将来有所突破。而且,细胞囊泡的这种分子机理已经渗透到了其他很多学科,如神经生物学、内分泌学、病毒学和胚胎学等,其影响也在进一步扩大。
专题报道:>>2013年诺贝尔奖
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