[科普中國]-囊泡

某些兩親性分子，如許多天然的合成的表面活性劑及不能簡單締合成膠團(tuán)的磷脂，分散于水中時會自發(fā)形成一類具有封閉雙層結(jié)構(gòu)的分子有序組合體，稱為囊泡（Vesicles）也稱為脂質(zhì)體(Liposome)

在一些細(xì)胞中用來儲存、運(yùn)輸和消化細(xì)胞產(chǎn)品和廢物。1

含義某些兩親性分子，如許多天然的合成的表面活性劑及不能簡單締合成膠團(tuán)的磷脂，分散于水中時會自發(fā)形成一類具有封閉雙層結(jié)構(gòu)的分子有序組合體，稱為囊泡（vesicles）也稱為脂質(zhì)體(liposome) 。囊泡和脂質(zhì)體這兩個術(shù)語的意義在文獻(xiàn)中有些含混。一般認(rèn)為，如果這些兩親分子是天然表面活性劑卵磷脂，則形成的結(jié)構(gòu)就稱為脂質(zhì)體；若由合成表面活性劑組成，則稱為囊泡。因此，囊泡在分泌蛋白的外排過程中起重要的運(yùn)輸載體的作用。

在一些細(xì)胞中用來儲存、運(yùn)輸和消化細(xì)胞產(chǎn)品和廢物。1

囊泡的應(yīng)用囊泡最重要的應(yīng)用之一是模擬生物膜。生物膜的主體是由磷脂和蛋白質(zhì)定向排列組成的封閉雙分子層囊泡結(jié)構(gòu)。生物膜在生物活體中起著很重要的作用，具有離子遷移、免疫識別等功能。通過對囊泡的研究，可加深人們對生物膜的認(rèn)識，也為人們的仿生研究提供了一條新的途徑。

囊泡的另一個重要的應(yīng)用是作為藥物的載體。與其它微結(jié)構(gòu)相比，囊泡具有奇特的結(jié)構(gòu)，即存在親水微區(qū)和疏水微區(qū)，這使得囊泡具有同時運(yùn)載水溶藥物和水不溶藥物的能力。同時，囊泡具有雙層膜結(jié)構(gòu)，與生物膜有很好的兼容性，是理想的體內(nèi)藥物的載體。由于分子進(jìn)出囊泡需要較長的時間，利用這一特性，近年來，人們研究用囊泡作為緩釋劑，以更好地發(fā)揮藥效。

這些年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，人們也將囊泡用作模扳來制備納米材料。囊泡也可以為一些化學(xué)反應(yīng)及生物化學(xué)反應(yīng)提供適宜的微環(huán)境。另外，囊泡在化妝品工業(yè)以及食品工業(yè)也有一定的應(yīng)用。

囊泡運(yùn)輸機(jī)制生物體內(nèi)細(xì)胞的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有賴于讓合適的分子在合適的時間抵達(dá)合適的位置。一部分分子，如胰島素，需要被轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞之外，而其他分子則需要被在細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)輸。細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生的分子被包裹于囊泡之中（圖中藍(lán)色表示），但是這些囊泡具體是如何達(dá)成這種精準(zhǔn)的運(yùn)輸?shù)?？這一點(diǎn)一直沒有被理解。

Randy W. Schekman發(fā)現(xiàn)基因控制下的蛋白質(zhì)在這種囊泡運(yùn)輸機(jī)制中起到重要作用。正如這里的圖上所展示的那樣，通過對比正常酵母菌細(xì)胞（左）和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制缺陷的細(xì)胞（右），他成功識別出操控這一轉(zhuǎn)運(yùn)過程的基因。

James E. Rothman發(fā)現(xiàn)一種蛋白質(zhì)化合物（圖中橘色表示）可以讓囊泡實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)細(xì)胞膜的融合。囊泡上的蛋白質(zhì)物質(zhì)會與目標(biāo)細(xì)胞膜上的特定蛋白質(zhì)之間發(fā)生結(jié)合，從而讓囊泡可以在正確的位置上釋放其所運(yùn)載的特殊“分子貨物”。

Thomas C. Südhof研究了大腦中神經(jīng)細(xì)胞之間是如何互相傳遞信號的，以及鈣離子在這一過程中所起的作用。他識別出一種分子機(jī)制（圖中用紫色表示），其可以對進(jìn)入的鈣離子發(fā)生反應(yīng)并觸發(fā)囊泡融合，從而解釋了囊泡輸運(yùn)機(jī)制中時間的精確性是如何達(dá)成的，以及其所攜帶的信號分子物質(zhì)是如何能做到受控釋放。

10月7日消息，據(jù)諾貝爾獎官方網(wǎng)站報(bào)道，2013諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎今日公布，得主為James E. Rothman, Randy W. Schekman & Thomas C. Südhof，得獎原因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸機(jī)制之謎。

生物體內(nèi)每一個細(xì)胞都是一個生產(chǎn)和輸出分子的工廠。比如，胰島素在這里被制造出來并釋放進(jìn)入血液當(dāng)中，神經(jīng)傳遞素從一個神經(jīng)細(xì)胞傳導(dǎo)至另一個細(xì)胞。這些分子在細(xì)胞內(nèi)都是以“小包”的形式傳遞的，這就是“細(xì)胞囊泡”。這三位獲獎科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這些“小包”是如何被在正確的時間輸運(yùn)至正確地點(diǎn)的分子機(jī)制。

Randy Schekman發(fā)現(xiàn)了一系列與細(xì)胞囊泡輸運(yùn)機(jī)制有關(guān)的基因；James Rothman發(fā)現(xiàn)了讓這些囊泡得以與其目標(biāo)相融合的蛋白質(zhì)機(jī)制，從而可以實(shí)現(xiàn)對所運(yùn)“貨物”的傳遞；Thomas Südhof則揭示了信號是如何實(shí)現(xiàn)對囊泡的控制，使其得以精確分配其所載“貨物”。

在這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)過程中，三位科學(xué)家：Rothman, Schekman 和Südhof揭示了細(xì)胞內(nèi)輸運(yùn)體系的精細(xì)結(jié)構(gòu)和控制機(jī)制。這一系統(tǒng)的失穩(wěn)將導(dǎo)致有害結(jié)果，如神經(jīng)系統(tǒng)疾病，糖尿病或免疫系統(tǒng)紊亂。2