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细胞凋亡.doc创造性的毁灭——细胞凋亡
当地时间2002年10月7日,瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔奖评审委员会将2002年诺贝尔生理学或医学奖授予了悉尼·布雷内、罗伯特·霍维茨和约翰·苏尔斯顿等三位科学家,以表彰他们在“细胞程序性死亡”这一领域中的开创性工作。他们不但发现在生物的器官发育过程中存在细胞程序性死亡,而且阐明了细胞程序性死亡过程中的基因规律。
什么是“细胞程序性死亡”
细胞程序性死亡是细胞的一种主动性“自杀行为”,在生理及病理的情况下均可发生。这些细胞死得有规律,似乎在按照编好了的“程序”进行,犹如秋天片片树叶的凋落,所以又被称为“细胞凋亡”。
细胞凋亡有别于细胞的坏死。细胞坏死是由致病因子引发的急性损伤,引起细胞破裂,胞内溶酶体释放,最终导致炎症反应,对细胞的杀伤没有选择性。而凋亡的细胞则不伴随炎症反应。通常,凋亡的细胞发生皱缩,染色体被切成片段化,细胞核固缩、碎裂,形成凋亡小体,最终为体内的巨噬细胞所吞噬,对临近的细胞不产生影响。在正常情况下,我们身体内细胞的死亡大都是凋亡,这可以让新生的细胞取代衰老的细胞,让我们的身体保持健康。
布雷内慧眼识线虫
20世纪60年代末,英国科学家悉尼·布雷内希望能找到一种适于基因水平研究,并能确定完整的神经系统的实验生物模型。最终布雷内选择了一种较为简单的生物——秀丽隐杆线虫。
秀丽隐杆线虫非常适合用作基因分析,除了显而易见的体形小、生长周期快等优点外,还因为它是一种可以自我繁殖的雌雄同体生物,非常有利于得到具有同一基因结构的纯合体线虫。另外,秀丽隐杆线虫还存在一种雄性个体,它不能自我繁殖,必须与雌雄同体的线虫交配才可繁衍后代。利用雄性个体,人们可以将突变基因从一种线虫转移到另一种线虫中去。
事实上,利用线虫的形体和运动特征以及协调性缺乏等突变特征,布雷内建立了最为丰富的突变体线虫株,并将线虫形体、行为的改变与染色体上的突变位点——对应起来。这就使得基因分析能够和细胞的分裂、分化以及器官的发育联系起来,为后来人们发现细胞凋亡及其机制奠定了基础。
苏尔斯顿提出“细胞程序性死亡”
秀丽隐杆线虫非常小而且是透明的,成年的雌雄同体线虫总共才959个细胞,这就便于研究人员通过显微镜观察活的完整线虫的内部构造,并且能直接观察线虫发育过程中单个细胞的迁移、分裂以及死亡,从而使人们能了解线虫发育过程中各个细胞的命运。英国科学家约翰·苏尔斯顿和美国科学家罗伯特·,确定了线虫发育过程中每一个细胞的分裂和分化及其最终的命运。
科学家们发现,在脊椎动物和非脊椎动物的正常发育过程中都存在细胞正常死亡的现象,这些细胞的死亡都伴随着一系列的形态改变,不对周边细胞产生影响。苏尔斯顿将这些细胞死亡解释为“细胞程序性死亡”,并且仔细地描述了在这一过程中细胞经历的变化。
在雌雄同体的秀丽隐杆线虫发育过程中,有131个细胞发生了凋亡。苏尔斯顿发现线虫中这种不同寻常的细胞死亡后,和其他科学家对其机制展开了深入的研究。他们利用布雷内建立的突变的线虫株,发现并分离了一系列影响细胞凋亡的基因,包括ced-1、ced-2 和 nuc-1,提出生物发育过程中细胞的凋亡是由一系列基因控制的.
霍维茨等人确认“死亡基因”
1986年,罗伯特·霍维茨及其学生发现了线虫中在细胞凋亡过程