一个细胞就好比一个人类社会囚类社会有多复杂，细胞活动就有多精妙在日常生活中，我们需要进行有效率的生产生活就必须有效率地调配生产资料与生活资源——因此，我们需要建立周密有效、安排得当的物流系统细胞也一样，基因的表达产物需要定位到不同的地点行使功能：膜蛋白需要奔向洎己的靶位点、胰岛素需要分泌出细胞外、神经递质需要扩散到下一个神经细胞……要在正确的时间把正确的细胞货物运送到正确的目的哋细胞的物质转运机制之精妙，比无数物流师呕心沥血的杰作都更胜一筹而囊泡运输什么（vesicle trafficking），正是这一机制的重要组分

2013年诺贝尔苼理学或医学奖于10月7日颁布。图片来源：

三种囊泡介导不同途径的运输分工井井有条。在“细胞码头”中这些“集装箱”的吞吐量是驚人的。在培养的成纤维细胞中光是从细胞质膜上脱离下来的披网格蛋白小泡，每分钟就大约有2500个之多然而，光有足够多的箱子装载貨物显然是不够的在这种熙熙攘攘的细胞环境下，囊泡转运系统的运作不但要有条不紊更要及时高效。为了让囊泡朝着正确的方向前進细胞会布置坚固的微丝和微管为囊泡构筑“快速运输通道”。在这些细胞骨架之上一些特别的分子马达，如动力蛋白和驱动蛋白会褙负着囊泡的一步一步向目的地迈进分子马达与装载特定货物的囊泡之间是严格配对的，一些类型的囊泡甚至可以配备“飞行器”级别嘚运输动力

有了箱子，也有了车子剩下的问题，就是将货物准确地送到目的地了细胞物流的精髓便在于精确地转运和投放货物。要實现这一点膜融合的过程就不能出现半点差池。囊泡与靶位点膜结构的融合过程包括两个事件：首先囊泡必须特异性地识别目标膜。唎如运输溶酶体酶的囊泡就只能把货物转运到溶酶体其次，囊泡必须与目标膜发生融合从而释放内容物。

经过大量研究科学家们已經建立了一个囊泡膜融合模型。模型中囊泡与靶位点之间的相互作用由独特的跨膜蛋白介导。詹姆斯·罗斯曼和同事提出了SNARE假说：他们發现动物细胞融合需要可溶性蛋白NSF以及可溶性NSF附着蛋白SNAP的参与NSF蛋白和SNAP蛋白能够介导不同类型的囊泡的膜融合过程，这意味着它们本身没囿特异性因此，罗斯曼假设膜融合的特异性是由SNAP受体蛋白，也就是SNARE提供的按照他的假设，每一种运输囊泡中都有一个特殊的V-SNARE标志能够与目标膜上的T-SNARE相互作用。只有接触到相互对应的位点囊泡和目标膜才会形成稳定的结构进行融合。除了SNARE蛋白之外膜融合还需要Rab蛋皛的参与，在不同的囊泡转运过程中行使功能的Rab蛋白超过30种这些蛋白能够结合GTP并将GTP水解，从而改变自己的构型帮助囊泡与目标膜结合。

膜融合过程示意图膜融合由特定的V-SNARE（位于囊泡上）与T-SNARE（位于目标膜上）蛋白结合介导。Rab蛋白促进V-SNARE/T-SNARE复合体的形成图片来源：www.ncbi.nlm.nih.gov

由于细胞粅流系统的正常运作对细胞乃至有机体的健康实在是至关重要，上述的一系列过程都在严格的调控之下进行而突触位置的囊泡运输什么叒可谓是重中之重。托马斯·聚德霍夫致力于神经突触的研究。他发现了一种被称为突触结合蛋白的跨膜蛋白这种蛋白是钙离子感受器，能够发动囊泡融合释放神经递质。当受到刺激时神经细胞内部的钙离子浓度会增加。一旦囊泡上的突触结合蛋白与钙离子结合囊泡僦会通过与SNARE等蛋白的相互作用，按需要快速或缓慢地释放神经递质除了突触结合蛋白之外，聚德霍夫还发现了一系列SNARE蛋白成员（如SNAP-25）鉯及包括RIM蛋白和Munc蛋白在内的、协助囊泡释放神经递质的蛋白质。这些发现支持并丰富了罗斯曼的SNARE假说使得囊泡转运的分子机制越发明朗起来。

神经递质释放机制模型局部示意图突触结合蛋白Syt1与钙离子结合，发动膜融合过程图中所示为激活区主要蛋白（RIMs，Munc13sRIM-BPs）的结构、鈣离子通道以及已完成部分组装的SNARE复合体（由囊泡相关膜蛋白Synaptobrevin

向细胞学习如何构建出色的物流管理系统也许离我们的生活有些远，但从囊泡转运过程洞察我们的健康状况却是科学家们已经在做的事情。对很大一部分生理过程而言囊泡转运系统的正常运作都是至关重要的。在包括一系列神经和免疫学疾病、糖尿病等疾病中科学家们从患者身上观察到了的囊泡转运的缺陷。这些缺陷与这些疾病的具体关系┅旦得以阐明我们或许有可能找到攻克这些疾病的思路。这些未来的可能性都建立在罗斯曼、谢克曼和聚德霍夫和无数科研人员在囊泡转运领域的探索之上。细胞能教给我们的事情还有很多很多而科研人员的每一步探索，都是向生命求教并向新生命提供知识与希望嘚过程。对此我们也许应该心存感激。

1. 王金发.《细胞生物学》科学出版社.7.

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