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转载 细胞"寄错包裹"会致病 三位科学家分享诺贝尔奖

于正洪 主任医师 东部战区总医院 肿瘤内科
2013-10-12 339人已读
于正洪 主任医师
东部战区总医院

10月7日,2013年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,美国耶鲁大学教授詹姆斯·罗斯曼、加州大学伯克利分校教授兰迪·谢克曼及德国生物化学家托马斯·苏德霍夫,因在细胞内主要运输系统的新发现获奖。诺奖委员会说,三人发现了细胞囊泡交通的运行与调节机制。看起来是不是很枯燥无趣?如果说这项研究,可能会帮助我们揭开大脑神经性疾病甚至糖尿病发生的“密码”,为治疗许多疾病提供了新的思路,相信你就知道这个新发现获奖真是“实至名归”。东部战区总医院肿瘤内科于正洪

发现了细胞“寄包裹”的秘密

 

出门以及网上购物,都知道交通的重要性,道路不通畅,事情容易耽误,网购邮寄的“包裹”还不能按时到达。同样,在我们人体内,每天也有着大量的交通运输问题,有时也要“寄包裹”,细胞也是如此。细胞“寄包裹”关键在准确的时间到达准确的地点。

东南大学生命科学研究院教授韩俊海举了个生动的例子,他说,生物体内每一个细胞都是一个生产和运输分子的工厂,好比是个繁忙的大港口,每天都有大量的“包裹”,运进运出。胰岛素等激素在这里被制造出来,并释放进入血液当中,神经递质也从一个神经细胞传导至另一个细胞。但是,由于细胞内有一些蛋白和生长激素是不溶于水的,于是细胞内部会形成一个个“小球”,这些“小球”就像“包裹”一样,裹着这些蛋白、激素,“运送”到各个细胞中,这些“小球”就是细胞囊泡。

韩俊海说,这三位获奖科学家就是发现了这些“包裹”,如何在正确的时间被运输到正确地点的。

 

一张图读懂诺贝尔生理学或医学奖

在繁忙的大港口或者是大工厂,为了确保正确的“包裹”,在合适的时间被运送到正确的目的地,并不简单,需要动用多个系统。分享诺贝尔奖生理学或医学奖的三位科学家,发现细胞“寄包裹”方面是各有突破。

国内著名科普网站“果壳网”也第一时间进行了解释,并用图表进行阐释。

图1:身体中的每个细胞都拥有复杂的结构。不同的功能被分隔在不同的细胞器中。细胞中产生的分子被封装在囊泡中,在特定的时间运送到细胞内或者细胞外准确的位置。

图2:谢克曼发现了编码调节囊泡运输关键蛋白的基因。通过检测囊泡运输被打乱了的基因突变酵母个体,他发现了控制将囊泡转运到不同细胞器以及细胞表面的基因。

图3:罗斯曼发现了一个蛋白复合物,这个复合物可以使囊泡融合到相应的目的内膜系统或者细胞膜中去。囊泡上的蛋白会结合到目的内膜的补体蛋白,确保囊泡正确融合,并使运输的分子传递到正确的位置。

图4:苏德霍夫研究的是大脑中的信号是如何从一个神经细胞传输到另一个。他发现了细胞是怎么感知钙离子,并将此信号转换成囊泡融合过程的分子途径,从而解释时间精度是如何实现的。

       “包裹”运送出差错,可能导致很多疾病

在这项发现过程中,三位科学家揭示了细胞内运输体系的精细结构和控制机制。这一系统的失稳将导致有害结果,如神经系统疾病、糖尿病或免疫系统紊乱。也就是说,细胞内运送的“包裹”,如果出现交通意外,那就是个大麻烦了。

“如果囊泡‘组装’不起来,或是信号无法传输,就可能引发糖尿病或者神经系统疾病。”韩俊海说。

南师大生命科学学院一位教授解释,例如人体内的血糖水平提高,就需要细胞将蛋白运送到肌肉或者肝脏储存起来,并进行代谢,如果囊泡运输异常,糖蛋白减少,就会导致糖尿病

糖尿病外,还有白化病,“黑色素也需要囊泡运输,黑色素在色素细胞合成的过程中如果发生异常,即囊泡组装不起来,黑色素体就无法成熟,于是导致白化病。”

国内已经有专家撰文指出,随着囊泡运输的研究的深入,一方面加深了人们对蛋白质翻译后详细功能发挥途径的理解,大大推动了病毒学、内分泌学等领域的发展,另一方面,细胞囊泡交通问题,也与许多疾病发病机制和临床治疗具有重要意义。细胞囊泡相关元件的基因突变,可以导致一些遗传性疾病,如罕见的颅面疾病以及老年痴呆症。新的研究也表明,在精神分裂症病人的细胞中,细胞等调节过程也发生了异常。甚至二型糖尿病,也被证实可能是囊泡运输机制出现了异常。

应用到临床还需等待

鼓楼医院心理科杨海龙说,囊泡的运转机制,属于生理学前沿性研究。虽然目前还不知道这个研究可能会给临床带来什么变化,但是可以预见的是,未来人类对大脑神经性疾病,该研究成果将会提供相当大的帮助,甚至开发出什么药物也说不定。现在很多精神类疾病药物,有些药物的开发,是在一定的科学假说研究下支持的。

南京脑科医院老年神经科主任张丽说,比如老年痴呆症,现在只能定论是多因素决定的疾病,比如遗传、环境等。细胞囊泡运输机制以及突变,只能是该疾病众多因素之一。现在老年痴呆有药物可以治疗,但只能延缓发病时间,提高病人生存质量,但无法治愈疾病。

诺奖官方没联系上苏德霍夫

网友:这个时候千万别关机啊

10月7日下午,2013年诺贝尔奖第一个大奖生理学或医学奖得主揭晓,诺奖官方也第一时间电话联系大奖得主。昨天,诺奖官方在社交网站上称,詹姆斯·罗斯曼和兰迪·谢克曼都接了电话,但托马斯·苏德霍夫没联系上……这让不少中国网友震惊了。“果壳网”在微博上调侃说,“朋友们,如果你们预感到自己能获诺奖,每年这个时候千万别关机,也别欠费!”

有网友甚至编段子称,苏德霍夫接到电话以为遭遇骗子了,“您好,公证处通知您,瑞典皇家诺贝尔奖名单已经出炉,恭喜您获得……嘟嘟嘟……”“‘苏德霍夫先生,恭喜您,中了诺……’‘滚,我才不信呢!’”

据了解,诺奖官方公布大奖得主后联系不上获奖者,这已经不是第一次了,2011年诺贝尔医学奖公布一个多小时后,诺贝尔评奖委员会称,3名获奖者仍不知情。诺贝尔奖委员会秘书长格兰·汉森对记者表示:“我还没联系上他们,仍在尝试给他们打电话。”

               

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