真.食自己細胞—2016年諾貝爾醫學獎

日本科學家大隅良典,因發現細胞的自噬機制,獲得2016年諾貝爾醫學獎。他在其出版中闡明了細胞潛在的自噬、降解和回收細胞成分的基本處理機制。

自噬機制究竟是什麼?

在1950年中期,科學家觀察到一個新的細胞隔室,內裡包含能夠消化蛋白質碳水化合物和脂肪的酶。這個專門隔室被稱作「溶酶體」,而其作用是作為降解細胞成分的工作站。但是直到大隅良典利用麵包酵母設計實驗,闡明酵母自噬的基本機制,並發現細胞中類似的精良「機械」,才確定基因的自噬機制。

大隅的發現令我們對於細胞如何回收其成分有更深的理解也令我們更理解許多其他生理過程,例如在適應飢餓時自體吞噬的重要性。另外,若達致干條件,自噬基因的突變亦可能導致疾病,包括癌症和神經系統疾病等。

yoshinori_osumi_201511突破性的實驗

在上世紀七、八十年代,研究人員集中研究用於降解蛋白質的另一個系統,即「蛋白酶」,但這個機制並沒有解釋細胞是如何處理更大的蛋白質複合物和破舊的細胞器,大隅在此研究領域也十分活躍。

大隅當時面臨重大挑戰,因酵母細胞經常用作人類細胞的模型,亦對複雜的細胞生理過程有重要的基因鑑定作用,但是酵母細胞都很小,而其內部結構絕對不容易在顯微鏡下觀察,因此當時他並不確定自噬體的存在。大隅後來仔細思量後,認為如果他能夠在自噬過程活躍時,打斷液泡中的降解過程,自噬體在液泡內累積並可見於顯微鏡下。大隅的實驗不僅證明了酵母細胞中自噬體的存在,更重要的是,他辨認並描述出參與自噬過程的關鍵基因及其編碼的蛋白質和蛋白質複合物。

由於大隅和其他科學家的努力,我們現在知道自噬控制了降解和回收細胞成分此重要的生理功能。自噬機制能迅速將細胞成分再生,在細胞中的應用相當廣泛:如在感染後消除侵入細胞內的細菌和病毒、協助胚胎的發育和細胞分化,還有消除受損的蛋白質和細胞器。

實驗後的應用

現時,科學家正在研究自噬中斷與柏金遜症、2型糖尿病和其他老年病症的關係。另外,自噬基因的突變亦有機會引起遺傳性疾病和癌症。經過深入研究,科學家正在開發各種疾病靶向自噬的治療藥物。

自噬已經被發現50年,但其在生理學和醫學根本的重要性在1990年的大隅良典的研究發表後才獲承認。這位日本科學家在1945年誕於日本福岡,1974年在東京大學獲得了博士學位。其後在美國經歷了三年後返回東京,1988年建立了他的研究小組,自2009年起成為東京技術研究所的教授。


資料來源

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2016/press.html

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