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- 2013年
- 528期－諾貝爾獎特別報導（12月號）
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2013-12-01細胞的貨運系統—抽絲剝繭囊泡運輸歷程
528 期
Author 作者
許英昌／任職英騰生物科技股份有限公司。
2013年諾貝爾生理醫學獎頒給耶魯大學羅斯曼（James E. Rothman），加州柏克萊大學謝克曼（Randy W. Schekman）及史丹福大學蘇德霍夫（Thomas C. Südhof）博士，肯定他們發現細胞內囊泡（vesicle）運輸的分子機制。此過程和胞器形成、營養物質吸收、荷爾蒙分泌和神經傳導物質釋放有密切關係，例如細胞製造胰島素後如何分泌，以及神經細胞如何釋放出神經傳導物質等。三位獨具慧眼，謝克曼以酵母菌為材料，發現許多和囊泡運輸相關的基因；羅斯曼揭開囊泡與目標結合所需的蛋白；蘇德霍夫則發現訊息如何正確調控囊泡的運送。從分子遺傳學、生化及神經科學等不同的角度抽絲剝繭，化繁為簡提出理論進而實證，揭開整個反應的核心機制。
囊泡運蛋白質 機制費解
細胞有如一大工廠，內有許多部門，蛋白質於核糖體製造後，將運往其它胞器，如高爾基氏體、內質網等，做進一步的修飾、包裝，再運往標的胞器或從細胞膜分泌出。囊泡有如一小卡車，將原製品送往各部門包裝處理。1970年，現代細胞生物學鼻祖派拉德（George Palade）博士，已發現於胞器間運送蛋白質的現象，囊泡能運送蛋白質，這些囊泡從胞器的膜上形成，釋放後能和目標的細胞膜融合，不一樣的囊泡，將蛋白質運送到不一樣的目標。1974年，三位洛克菲勒學者，派拉德、克勞迪（Albert Claude）及迪杜佛（Christian de Duve）醫師，也因發現「細胞內部構造及功能」的傑出貢獻，共同榮獲諾貝爾生理醫學獎。然而研究人員對囊泡如何形成、如何調控、何去何從，以及如何和目標細胞膜融合等細節並不明瞭。
羅斯曼及謝克曼深深地被這些問題所吸引住。羅斯曼選擇傳統生化方法，將細胞打破後，在試管中建立一分析的方法，藉由重新組成的技術，找出和此運送過程相關的物質。但當時一般皆相信，囊泡的運輸過程和位置有關，並沒有專一性，俗云：「近水樓台先得月」。若羅斯曼將細胞打破，細胞內部空間結構會改變，囊泡將找不到運送標的，因此當時這個想法並不受審查委員青睞。謝克曼是生化及電子顯微鏡專家，利用酵母菌遺傳學的方式，嘗試找出和細胞膜間運輸有關的基因。當時申請研究經費時，審查委員認為：第一、謝克曼沒有操作酵母菌的經驗，第二、不認為酵母菌運輸蛋白質的模式能應用到人類細胞上。因此當時審查委員也沒有通過他研究經費的申請。而即使羅斯曼和謝克曼的思考邏輯都不被當時接受，兩位科學家仍堅持己見繼續努力。【更多內容請閱讀科學月刊第528期】