劉俊平教授解讀細胞運輸：曾與諾得主共事

昨天諾生理醫學出爐后，記者聯繫上了杭州師範大學衰老研究所所長、澳大利亞墨爾本大學遺傳學系榮譽教授劉俊平。

電話那頭，劉俊平格外興奮，因為15年前，劉俊平曾在美國德州大學，托馬斯·聚德霍夫當時的實驗室裏，與聚德霍夫教授共同完成內分泌激素方面的一項研究。當年在美國召開的遺傳學學術大會上，他也曾經見過一位新科諾得主：詹姆斯·羅斯曼。

劉俊平對三位教授的研究都很熟悉，他，這三名諾貝爾獎得主，發現了細胞運輸系統背后的分子機制，揭示了這些細胞貨物如何在正確的時間、被運送到正確的細胞靶點。

我們按照諾得主研究中出現的一些關鍵詞，看看這到底是一個什麼樣的研究。

關鍵詞：細胞

細胞是一個非常小的單位，中學教材上，成年人身上，有10的14次方個細胞。

細胞是活的最小生物體。它們的尺寸各不相同，平均直徑大概在10微米-20微米樣子。您不用顯微鏡是沒法看到的。

不過，劉俊平，不管大小，每個細胞都是個“大觀園”，什麼功能都齊備。

關鍵詞：運輸

劉俊平再進一步講細胞的特點，哺乳動物的細胞都是真核細胞，它們和細菌原核細胞，最大的不同在於：它們是工廠流水操作，細胞結構，是分區塊的；原核細胞呢，小作坊，沒有分工，大家一塊兒混干。

真核細胞的功能，就是製造出各種身體所需求的物質，相當於工廠生出品。所以細胞這個“實業型企業”裏，它需要從外面運輸進來原料，裏頭各個部門之間也需要運輸。到最后“成品出廠”，還得運輸。

關鍵詞：囊泡

運輸需要類似集裝箱這樣給力的運輸工具，細胞裏的“集裝箱”，叫做囊泡。囊泡這種結構的尺寸非常小，一般0.1個微米都不到，個兒小，精幹得很。

劉俊平：“比如人體內最長的細胞神經細胞(最長的神經細胞足有幾十公分——因為神經突起就跟爪子一樣能“伸手罩住”很多部位)，神經細胞裏頭有細胞體合成的蛋白，這種蛋白一製造好，需要從腦部被運輸到神經細胞的另外一頭——手部。”

蛋白質自個兒，就跟散落的貨物一樣，需要打個包，才能夠整體被運輸，這個“箱包”兼“司機”，就是囊泡。它們到了“接貨”的下一站，要與目標融合，完成“卸貨”。

生物體內細胞的正常運轉有賴於讓合適的分子在合適的時間抵達合適的位置。一部分分子，如胰島素，需要被轉運出細胞之外，而其他分子則需要被在細胞內部進行運輸。細胞內部生的分子被包裹於囊泡之中，但是這些囊泡具體是如何達成這種精準的運輸的？這一點一直沒有被理解。

蘭迪·謝克曼教授，發現基因控制下的蛋白質在這種囊泡運輸機制中起到重要作用，成功識別出操控這一轉運過程的基因。

詹姆斯·羅斯曼教授，發現一些蛋白質可以讓囊泡實現與目標細胞膜的融合。囊泡上的蛋白質會與目標細胞膜上的特定蛋白質之間發生結合，從而讓囊泡可以在正確的位置上釋放其所運載的特殊“分子貨物”。

聚德霍夫的發現，解釋了囊泡轉運的時間精度是如何實現的，並闡釋了和囊泡中貨物的釋放可以通過信號加以控制。

關鍵詞：鈣離子信號

囊泡從一個部位，運輸細胞內的“貨物”，到另外一個部位，或者將一個“細胞工廠內的貨物”運輸到另外一個“工廠”，它得得到對方“芝麻開門”的諭令，才好進去。

“這種運輸和‘交付貨物’，是有定點、定時的嚴格要求的。”劉俊平，囊泡在細胞內一旦“游”到一個新的部位，必須要完成與對方的膜融合后，才能夠完成運輸。

什麼時候進去呢？信號由細胞外的鈣離子發出。“鈣離子就相當於開關，它經過特定的通道進入細胞后，就會及時‘通報’囊泡，是時候可以和膜融合釋放囊泡內的物質。”

這就跟劉姥姥見到王熙鳳前，得有層層通報一樣。鈣離子呢，就是鳳姐的貼身丫鬟平兒，因為她給的信號，是最精準有效的。

劉俊平，這項發現是一項基礎研究，但是將來它的應用價值會非常大。“細胞的運輸機制，關係到比如神經細胞能否傳遞信號、比如內分泌細胞能否分泌激素……總之是各種細胞能否正常工作。”

“我們一旦了解了細胞工作的機制，就更進一步認識了疾病，了解了疾病的過程，比如，有的糖尿病人，胰島內的β細胞不能分泌胰島素，可能因為這一路的‘運輸’有問題了；比如有的癱瘓病人，就是因為神經細胞的信號傳輸不到脊椎、四肢，那麼這些部位就不工作了……了解這個機制，有助於我們設計出一些藥物來應對。”