互动科普

真核细胞内有很多复杂的细胞器，为完成特定的生理过程，细胞器需要转运各种化学物质，而在细胞之间，分子信号的交流也十分重要。但是，一些大分子的蛋白无法直接进出细胞器，也不能穿越细胞膜，这时，充当“交通工具”的囊泡就出场了。

由于揭示了囊泡转运的分子机制，美国科学家兰迪·W·谢克曼（Randy W. Schekman）、詹姆斯·E·罗思曼（James E. Rothman），以及德国科学家托马斯·C·聚德霍夫（Thomas C. Südhof）分享了2013年的诺贝尔生理学或医学奖。3位科学家分别从不同层面，阐释了机体内“分子货物”的运输机制。

谢克曼的贡献，在于发现了调控囊泡运输的关键基因。他研究了食用酵母基因突变后糖蛋白的分泌情况，筛选出了25个相关基因。这些基因在细胞转运的3个阶段，即从内质网到高尔基体、从高尔基体到细胞膜，以及穿越细胞膜的过程中发挥了调控作用。结合遗传分析与形态学观察，谢克曼第一次发现了囊泡在内质网和高尔基体之间的运输中介角色。

囊泡从分泌细胞中送出后，必须精准到达目的地，与特定的“接收细胞”融合。罗思曼的研究，则揭示了囊泡与细胞识别的机制。随后，罗思曼提出了著名的“SNARE机制”：目标细胞的细胞膜表面存在识别蛋白，能与囊泡表面的相应蛋白相结合，使囊泡与细胞膜融合。

囊泡的运输，必须受到非常精细的调控，才能确保携带的化学信息，在正确的时间输送到目的细胞。通过研究，聚德霍夫揭示出了神经细胞通过钙离子精确控制囊泡释放时间的具体机制。

囊泡是细胞运输化学物质的“交通工具”，它的转运与融合，对于机体的正常运转至关重要，如果这一过程失控，将导致包括神经疾病与糖尿病在内的许多疾病。因此，3位科学家的研究，对理解信号分子如何在细胞中精确定位，产生了重大的影响。