13年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎_課件

1、諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎 是根據(jù)阿爾弗雷德諾貝爾逝世前立下的遺囑，諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎由位于瑞典首都斯德哥爾摩的卡羅琳醫(yī)學(xué)院負(fù)責(zé)頒發(fā)，頒獎儀式于每年12月10日諾貝爾逝世周年紀(jì)念日舉行，諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎是為了表彰前一年中在生理學(xué)或者醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有重要的發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造的人。2021年諾貝爾生理學(xué)獎 2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家詹姆斯. 羅斯曼和蘭迪. 謝克曼、德國科學(xué)家托馬斯. 蘇德霍夫，以表彰他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)部囊泡運輸調(diào)控機制。 詹姆斯. 羅斯曼1950年11月3日出生于美國馬薩諸塞州。1976年哈佛醫(yī)學(xué)院博士學(xué)位，麻省理工學(xué)院博士后。1978年于加州斯坦福大學(xué),在那里開始從事細(xì)胞囊泡的研究。羅

2、斯曼教授先后在普林斯頓大學(xué)、斯隆-凱特琳癌癥紀(jì)念研究所和哥倫比亞大學(xué)工作。2021年，開始在美國康涅狄格州紐黑文市耶魯大學(xué)任教授,他擔(dān)任細(xì)胞生物學(xué)系主席教授?，F(xiàn)為上?？萍即髮W(xué)免疫化學(xué)研究所特聘教授。此外，學(xué)習(xí)期間他在耶魯大學(xué)取得碩士學(xué)位，并在哈佛大學(xué)獲得了博士學(xué)位。羅斯曼教授也曾獲得多種榮譽，包括哥倫比亞大學(xué)的路易莎格羅斯霍維茨獎、拉斯克根底醫(yī)學(xué)研究獎、費薩爾國王獎。2021年獲得諾貝爾生理學(xué)獎1983年，他前往美國達(dá)拉斯的德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心擔(dān)任博士后研究工作，與邁克布朗和約瑟夫戈德斯坦1985年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主共事，到了1991年蘇德霍夫成為霍華德休斯研究所的一名研究員。從20

3、21年起，他開始擔(dān)任斯坦福大學(xué)分子和細(xì)胞生理學(xué)教授。2021年他和理查德舍勒一起獲得了拉斯克根底醫(yī)學(xué)獎。2021年10月，獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。蘇德霍夫教授還是中國科大的“女婿，他的夫人陳路是中國科大89 級校友，育有一對兒女。諾貝爾獎評選委員會在聲明中說這三位科學(xué)家的研究成果解答了細(xì)胞如何組織其內(nèi)部最重要的運輸系統(tǒng)之一囊泡傳輸系統(tǒng)的奧秘。謝克曼發(fā)現(xiàn)了能控制細(xì)胞傳輸系統(tǒng)不同方面的三類基因，從基因?qū)用嫔蠟榱私饧?xì)胞中囊泡運輸?shù)膰?yán)格管理機制提供了新線索；羅思曼20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，可令囊泡基座與其目標(biāo)細(xì)胞膜融合；基于前兩位美國科學(xué)家的研究，蘇德霍夫發(fā)現(xiàn)并解釋了囊泡如何在指令下精

4、確地釋放出內(nèi)部物質(zhì)。2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎解讀獲得2021年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎的3位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞生理學(xué)過程中的一項關(guān)鍵過程。他們的工作揭示了細(xì)胞內(nèi)部和外部的輸運體系是如何達(dá)成時間與位置上的精確性的。 在細(xì)胞中，不管是酵母菌還是人類，不管高等生物還是低等生物，它們體內(nèi)的囊泡輸運以及細(xì)胞膜融合機制都遵循相同的根本原理。這一體系對于一系列的生理過程而言都至關(guān)重要，從大腦信號的傳遞，到荷爾蒙的釋放，再到免疫細(xì)胞活素。但當(dāng)發(fā)生疾病時，細(xì)胞內(nèi)的囊泡輸運機制會出現(xiàn)問題，這當(dāng)中包括一些神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)疾病。離開這一堪稱完美的控制機制，細(xì)胞將陷于混亂。細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)輸運是如何實現(xiàn)的？正如在一個繁忙的

5、大型港口，你必須要有一套體系來確保你的貨物會在規(guī)定的時間被配送到規(guī)定的位置，細(xì)胞也是一樣。細(xì)胞內(nèi)有各種復(fù)雜的細(xì)胞器，它們面臨的問題是相似的：細(xì)胞會產(chǎn)生出各種不同的分子，如荷爾蒙，神經(jīng)傳遞素，細(xì)胞活素以及酶，它們必須被傳遞至細(xì)胞內(nèi)不同的位置上，或者需要被精確地在正確的時間轉(zhuǎn)運至細(xì)胞外部。在這一過程中，時間和地點的正確是最關(guān)鍵的。這就要依賴于囊泡的作用，這是一些微小的小泡結(jié)構(gòu)，外部有膜包裹，它們負(fù)責(zé)在各細(xì)胞器之間運輸細(xì)胞內(nèi)部的“貨物，或是通過與細(xì)胞膜的融合從而向細(xì)胞外部釋放細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的物質(zhì)。這一機制至關(guān)重要，如它控制著神經(jīng)傳遞素的傳遞，后者是激發(fā)生物體神經(jīng)系統(tǒng)反響的觸發(fā)開關(guān)；又或者在新陳代謝方面，

6、它控制著荷爾蒙的分配傳遞。那么這些囊泡結(jié)構(gòu)究竟是如何能確保運輸?shù)臅r間和地點正確性的呢？交通堵塞背后的基因控制機制 早在上世紀(jì)的1970年代，蘭迪謝克曼便被細(xì)胞如何調(diào)節(jié)其內(nèi)部輸運機制深深吸引并投身此項研究，并試圖利用酵母菌作為模型樣本來研究其背后的基因機制。 在基因篩選中，他找到一些顯示出輸運機制缺陷的酵母菌細(xì)胞，其表現(xiàn)就像是一個缺乏指揮協(xié)調(diào)而一片混亂的公共交通系統(tǒng)，其內(nèi)部囊泡堆積在細(xì)胞內(nèi)的局部區(qū)域。他發(fā)現(xiàn)造成這種囊泡發(fā)生“交通堵塞的原因是基因?qū)用娴?，并?jù)此順藤摸瓜找到了其背后的基因機制。他找到了3組不同的基因?qū)@一細(xì)胞運輸機制產(chǎn)生作用，從而改變并大大加深了我們對細(xì)胞如何標(biāo)準(zhǔn)其內(nèi)部輸運系統(tǒng)的認(rèn)識

7、。精確對接 羅斯曼教授同樣對細(xì)胞輸運機制感到好奇。在上世界8090年代期間，他正開展對哺乳動物細(xì)胞囊泡輸運機制的研究，他發(fā)現(xiàn)一種蛋白質(zhì)可以讓囊泡實現(xiàn)與其目標(biāo)細(xì)胞膜的對接和融合。在融合過程中，囊泡上的蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)相互結(jié)合，就像分開的拉鏈相互咬合一樣。 這類蛋白質(zhì)有很多種，并只有當(dāng)適宜的配對出現(xiàn)時才會發(fā)生融合，這就確保了“貨物只會被運輸?shù)皆O(shè)定的位置上而不會出現(xiàn)錯誤。 這一機制不管是在內(nèi)部細(xì)胞器之間的運輸，還是向外的運輸過程中都會起作用。 隨后的研究發(fā)現(xiàn)，謝克曼在酵母菌細(xì)胞內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的局部基因正是產(chǎn)生羅斯曼在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)的背后機制，這揭示了一項細(xì)胞輸運體系內(nèi)古老的進化起源。至此，這兩位科學(xué)家的研究工作描繪了細(xì)胞輸運體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。時間就是一切 托馬斯蘇德霍夫?qū)Υ竽X內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞是如何相互之間進行溝通感興趣。這種傳遞信息的物質(zhì)被稱為神經(jīng)傳遞素，這種特殊分子正是由囊泡負(fù)責(zé)運輸至神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞膜上并借助融合機制向外釋放的。這正是羅斯曼和謝克曼所發(fā)現(xiàn)的機制。然而這些囊泡只有在其所在的神經(jīng)細(xì)胞向其“鄰居發(fā)送信號之后才會被允許釋放它們運載的“貨物。這種精確的時機把握究竟是如何實現(xiàn)的？ 科學(xué)家們此前便已經(jīng)知道鈣離子參與了這一過程，在上世紀(jì)90年代，蘇德霍夫便開始在神經(jīng)細(xì)胞中尋找對鈣離子敏感的蛋白質(zhì)