細胞的感受誰知道
覽·科學
作者：青雲
我們生活在一個五彩斑斕、精彩紛呈的世界中，我們的大腦會對周圍環境產生各種各樣的反應與感知。我們的身體由數以億計的細胞組成，這些細胞也會接觸形形色色的體內環境，它們對這些環境會有怎樣的感受呢？它們是否能夠感受到快樂或憂傷，能否感知到香味和聲音？可惜的是，我們人類並不知曉細胞的獨特感受。那麼，誰知道細胞的感受呢？2012年諾貝爾化學獎得主告訴我們，受體知道細胞的感受。
我們感知外界環境的係統是感覺係統，包括皮膚、眼睛、嘴巴、耳朵、鼻子、大腦等多個器官。而對細胞來說，感知外界環境的重要感受器是受體。受體實際上是細胞表麵或亞細胞組分中的一種蛋白質分子，這種分子就像是細胞的通信員，它可以識別細胞內外的化學信號物質，並與這些物質結合在一起。這種奇妙的結合可以激發細胞進行“思考”，然後啟動一係列的生物化學反應，讓細胞和環境產生合理的互動。比如，細胞可以抵禦來自環境中的有害化學物質，並從環境中吸收有利於自己的營養物質。
人體內的細胞生活在一個液態環境中，各種各樣的細胞液包圍著細胞。在這個看似簡單的環境中，來來往往的化學物質每時每刻都有所變化。人體在不同的地點、不同的時間、不同的情緒中，體內的液態環境都在不斷改變。為何受體有這麼大的本事，可以讓細胞感知到複雜的液態環境呢？這就是生物化學家們長期以來要解決的難題之一。2012年諾貝爾化學獎的兩位獲得者選擇了G蛋白偶聯受體作為研究對象，並由此解決了受體是如何讓細胞感知環境的這一問題。
這兩名生物化學家曾經來自美國的同一研究小組，他們分別是羅伯特·萊夫科維茨和布萊恩·克比爾卡。早在45年前，也就是1968年，時年25歲的萊夫科維茨就開始利用放射學的方法來追蹤細胞受體。他將碘的放射性同位素附著到各種激素上，借助探測射線的儀器就可以找到這些激素的活動路徑。結果，他用儀器探測到激素和一些受體的結合過程，其中一種受體是β-腎上腺素受體。他想辦法把這種受體從細胞壁的隱蔽處提取出來，並對其工作原理有了初步認識。
由於受體是一種蛋白質分子，它的形成就必然受到基因的控製。那麼，究竟是什麼基因在控製β-腎上腺素受體呢？萊夫科維茨希望能從浩瀚的人類基因組中把這種隱秘的基因找出來。20世紀80年代中期，正在攻讀博士的克比爾卡加入到萊夫科維茨的研究團隊，並找到了這個受體的基因。在分析這個基因的過程中，他發現類似的基因其實控製著多個受體，比如視網膜上捕獲光感的受體，還有在味蕾上幫助我們感知味道的受體。
結果，萊夫科維茨發現了一個龐大的受體家族，這就是G蛋白偶聯受體。從20世紀80年代以來，越來越多的受體被歸入這個家族。目前，這個受體家族已經有1000多個成員。它們都是膜蛋白，由1000多個基因進行編碼。這些受體的結構變化多端，調控起來也相當困難，加之它們在細胞中的含量並不多，研究起來十分複雜。然而，由於人體生理代謝大多與這類受體有關，所以對於這類受體的研究也是非常重要的。