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諾貝爾醫學獎美德3學者共享

諾貝爾醫學獎得主研究同僚曾稱瘋狂

諾貝爾生理及醫學獎三人解謎殊途同歸

引用:

許英昌／國防大學醫學科學研究所兼任助理教授（台北市）

二○一三年諾貝爾生理及醫學獎頒給耶魯大學羅斯曼、加州柏克萊大學謝克曼及史丹福大學居德霍夫，
肯定他們發現細胞內囊泡運輸的分子機制，此過程和器官發育、營養物質吸收、荷爾蒙分泌和神經傳導素釋放有密切關係。
三位獨具慧眼，從分子遺傳學、生化及神經科學等不同角度抽絲剝繭，化繁為簡提出理論進而實證，
揭開整個反應的核心機制。

細胞有如一大工廠，蛋白質於核糖體製造後，將運往其它胞器做進一步修飾、包裝，
再運往標的胞器或運到細胞膜上分泌出。
囊泡有如一小卡車，將原製品送往各部門包裝處理。但研究人員對細節並不明瞭。

謝氏以酵母菌為材料，從八十七個對溫度敏感的突變種中找出二個細胞，發現在這細胞中，
原來存在於細胞表面上的酵素，卻停留在細胞質內的囊泡中動彈不得，
推論此突變的基因和細胞運送蛋白的過程有關，並經由電子顯微鏡證實，將此基因命名為sec2。
謝氏採用離心方式加速篩檢，找到廿三個和影響分泌過程有關的基因，包括先前找到的二個，
並將這些基因對運輸影響的前後順序定位。謝氏首先以分子生物學方式，研究細胞膜間蛋白質運送過程。

羅氏則設計一相當漂亮的實驗，利用重新組合方式，首先示範即使細胞已被打破，
囊泡能將蛋白質送往標的，證明空間限制並非影響運輸的重要條件。
羅氏利用阻礙劑，找到囊泡和細胞膜融合過程中所需物質稱NSF，並將此蛋白定序，
竟發現和謝氏先前分離的基因SEC18排列順序類似。
一九八九年，兩位學者從不同的角度、材料及系統，終於找到相互的交集。

一九八○年代，居氏則探討神經細胞如何藉由囊泡，快速釋放神經傳導素。
居氏從老鼠的腦組織中分離出融合的必要胞器，囊泡相關表面蛋白；
接著分離另外一囊泡蛋白，當鈣離子出現時，能和細胞膜上的重要成分磷脂結合。
羅氏以NSF為餌找到三種蛋白，更證明和神經傳導素的釋放有關。

三位學者從不同的角度，終於解開蛋白質藉由囊泡，於不同胞器間運送的機制。
此機制解釋許多重要生理功能，科學家發現於第二型糖尿病患者上，
負責將糖類帶進細胞內的運送體蛋白，仍留在囊泡內，無法正確的送到細胞表面上，
病人即使服用胰島素，細胞仍無法利用糖類。
新藥開發則專注於使囊泡有效運送到正確位置，以治療糖尿病。
另一方面，於神經科學的應用上，科學家能改善神經傳導素，如多巴胺的吸收及釋放，
以治療精神病患者。

科學精神在於觀察、假設、試驗、證明，並提出理論，步步為營沒捷徑，諾貝爾獎得主是最好印證。