细胞运输摘取2013诺贝尔奖桂冠

【字体: 时间:2013年10月09日 来源:生物通

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  3名科学家因在阐明“细胞运输系统”内部运作机制方面所做的贡献,共享了今年的诺贝尔生理学或医学奖。他们的研究工作确切地描绘出了细胞将蛋白质或其他生物分子从一个位点输送到另一个位点的机制——这一过程对于神经递质的释放、胰岛素分泌以及数不尽的其他细胞功能均至关重要。

  

生物通报道  3名科学家因在阐明“细胞运输系统”内部运作机制方面所做的贡献,共享了今年的诺贝尔生理学或医学奖。他们的研究工作确切地描绘出了细胞将蛋白质或其他生物分子从一个位点输送到另一个位点的机制——这一过程对于神经递质的释放、胰岛素分泌以及数不尽的其他细胞功能均至关重要。

耶鲁大学的James Rothman、加州大学伯克利分校的Randy Schekman,以及斯坦福大学的Thomas Südhof将在12月10日于斯德哥尔摩召开的颁奖大会上平分800万瑞典朗克(即120万美金)的奖金。

Schekman说:“我的第一反应是‘哦,我的上帝啊!’。我的第二反应仍是如此。”

诺贝尔委员会将奖项授予三位研究人员的理由是“他们发现了调节囊泡运输的机器,我们细胞中的一个重要运输系统。”囊泡在细胞生物学中是指一类体积相对较小的内囊状构造,外围由至少一层脂质双层分子膜构成,通过与其他的结构融合来运送细胞周围的生物分子。

Whitehead研究所免疫学家Hidde Ploegh说,这三人的研究工作对于细胞生物学而言是如此的基础,以致我们很容易就把它视作是理所当然的。“当我们向生物学专业的学生和研究生教授细胞生物学时,关于囊泡运输的许多方面好像早就存在在那。”

Rothman和Schekman从上世纪70年代末开始他们的研究工作,当时科学家们已经认识到囊泡与细胞运输有关,但对于这些结构帮助调节细胞内部混乱的机制仍知之甚少。为了阐明细胞是如何生成囊泡,以及这些囊状结构是如何知道去到何处,以及如何与其他膜融合的机制,二人采用了非常不同的方法。

Rothman在斯坦福大学开始他的研究生涯时,便怀着这样的目标:要在试管中重建出整个这一过程。他的研究工作涉及通过纯化哺乳动物细胞的提取物来寻找蛋白,他让其中的一些哺乳动物细胞感染了利用囊泡运输系统的病毒。然后利用一种病毒蛋白作为标记物,追踪了通过囊泡系统的进程。

Rothman研究小组纯化了对于囊泡与它们的膜靶标融合至关重要的几种蛋白质。第一个被命名为N-乙基顺丁烯二酰亚胺敏感因子(N-ethylmaleimide-sensitive factor, NSF)。

而在伯克利的旧金山海湾,Schekman和他的研究小组采用了一种更为多样化的方法来研究相同的问题。研究人员突变了一些酿酒酵母菌株,然后筛查了那些不再能够输送某些酶的酵母。这一工作最终导致发现了23个“促分泌基因”,其中一个证实可编码NSF蛋白。

德国马克思普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的分子生物学家Marino Zerial说,许多的科学家最初对于这些研究结果持怀疑态度。“生物化学家们不喜欢遗传学方法,而遗传学家们则怀疑生物化学方法。”

然而在上世纪80年代末到90年代初的后续研究工作中,Schekman和Rothman的实验室阐明了囊泡融合的基础机制,证实嵌入在囊泡膜中的蛋白质通过一种锁钥机制识别了它们目标膜上的蛋白质。

Südhof的研究工作则是侧重于神经元中的囊泡融合,神经元通过包装在囊泡中的神经递质化学物质相互进行通讯。从上世纪80年代末开始,Südhof和Richard Scheller领导的一个研究小组确定了大量对于这一过程至关重要的蛋白质。Südhof还确定了由钙触发包含神经递质的囊泡融合的机制。

Dartmouth医学院生物化学家William Wickner认为“这是一个了不起的故事,在25或30年这一相对较短的时间内,我们能够从对于细胞内发生的膜运输过程几乎一无所知,到了解这些蛋白质和作用物以及它们的作用机制。这三位科学家为取得这些重要的、重大的进展做出了主要的贡献。”

三位诺贝奖获得者都曾获得过Albert Lasker基础医学研究奖——这一奖项通常被人们视作是未来诺贝尔医学奖的一个风向标。Südhof是因他在神经递质释放方面的研究工作于今年获得这一奖项。Schekman和Rothman则是在2002年共享了这一奖项。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Cell transport carries off Nobel

Three scientists who explained the inner workings of a ‘cellular postal service’ shared this year’s Nobel Prize in Physiology or Medicine. Their work pinpointed how cells shuttle proteins and other biomolecules from one location to another — a process that is important in the release of neurotransmitter chemicals, the secretion of insulin and countless other duties.

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