Newsletter No. 415

經螢光染劑處理後的發芽期花粉管。花粉管是研究蛋白質傳輸的最佳細胞系統。 Germinating pollen tubes highlighted by fluorescent dye; the pollen tube is an excellent cell system for protein trafficking study. The Road Less Travelled: Unconventional Protein Secretion in Plants 獨闢蹊徑：不尋常的植物蛋白質分泌 姜里文教授認為，太空與地球信息科學研究所 衞星遙感地面接收站的球裝外型，恰如一種 被稱為「披網格蛋白小泡」的典型運輸小泡。 Prof. Jiang Liwen thinks the Satellite Remote Sensing Ground Receiving Station of the Institute of Space and Information Science on campus looks like a typical transport vesicle termed clathrin coated vesicle (CCV). 對抗病原體來襲 基於不同實驗的數據，姜教授假設有一新的細胞器，經全 新的分泌途徑負責這種非常規的植物分泌，並與植物的防 衞系統有關。 像人類一樣，植物接觸空氣、泥土和水的同時，也會接觸 到病原體。當真菌、細菌、病毒或昆蟲等傳染物入侵時，植 物的抵抗方式有二：採取局部自殺方法，犧牲受襲部位； 或是釋放抗菌劑，嚇退或殺死來襲者。姜教授正是研究後 者，亦即科學家一直認為是屬於常規分泌的領域。可是，他 發現的情況卻不是這樣的。 研究團隊採用多種方法來追蹤外圍細胞的蛋白質是否依 循常規途徑出現。舉例說，他們替細胞不同部位染上螢光 標記，再觀察研究靶子的交疊處是否處於同一個細胞器 內。團隊又於細胞的分泌途徑中加入抑制劑，並發現沒有 訊號序列的蛋白質對抑制劑無甚反應。種種研究結果顯 示，蛋白質肯定是採用了另一傳輸途徑。 EXPO的發現 過程中，研究團隊發現一個新的雙層膜細胞器，負責調節 這種非常規的蛋白質分泌途徑，並命名為EXPO（exocyst- positive organelle，exocyst陽性細胞器）。exocyst陽性 細胞器是一種蛋白質複合物，出現於酵母和動物細胞的蛋 白質分泌中。EXPO在植物的功能之一，是釋放物質以警告 來襲者或保衞自身。 這些全新的發現，把植物受襲時細胞的反應情景呈現出 來。當病原體入侵細胞壁，繼而進入胞膜，植物會馬上收 到訊號，加速產生EXPO。每個EXPO都載有抗菌劑，一旦 跟胞膜胞壁融合，便會釋放抗菌劑至植物表面。 後續研究 非常規的蛋白質分泌出現於所有植物，但長久以來被忽 略了，原因是欠缺分子標記，也就是科學家尚未找出哪種 蛋白質，可以界定專責非常規分泌途徑的細胞器。姜教授 的發現具相當突破性，不過，他認為這只是起步點：「深 入探索EXPO所含的物質及其對病原體攻擊的反應，將是 十分有趣的研究。我們假設EXPO在細胞壁的生物合成和 植物的自我防禦中發揮一定作用，了解它的功能和傳輸途 徑，有助推展生物燃料及植物生物技術的研究。」 姜教授或許已肯定了汽車沒有全球定位系統也可以找到 新路徑，直達叢林之外。然而，對於這途徑的錯綜複雜機 理，仍有很多未解之謎，有待日後研究一一解開。 研究人員以轉盤共聚焦顯微鏡來觀察植物細胞的動態 Researcher viewing plant cell action through a spinning disk confocal microscope Photos of Professor Jiang and his team in this issue by Keith Hiro 中 文大學生命科學學院 姜里文 教授最近證實原來 植物分泌蛋白質另有蹊徑，打破植物研究界對植 物蛋白質分泌的傳統認識。他更發現一個負責執行這種 分泌的細胞器。 傳統認識 一般來說，植物分泌蛋白質（或稱為胞外分泌）是由植 物細胞內數個細胞器，經特定分泌途徑進行。蛋白質內 由一組氨基酸組成的訊號序列（又名領路序列），決定 分泌的方向，就像全球定位系統指揮蛋白質前往內質網 ─分泌途徑的第一站，之後再經其他的細胞器，一站一 站地完成餘下的路徑。細胞器是細胞內的膜結合區室， 也是植物不可或缺的「器官」。每一細胞器都有特定的 功能，而每個植物細胞可以有過千個細胞器。這種在細 胞的內質網進行的分泌方式，一直被科學家認為是蛋白 質分泌的唯一方式。 用這種方式分泌的蛋白質，包括細胞膜蛋白質和細胞壁 修正酶，是植物生長的基本材料。 破格的發現 姜教授及其研究團隊專研植物的常規蛋白質分泌，但在 分析實驗室培養的樣本所分泌的蛋白質時，發現在細胞 外圍，竟有愈來愈多的蛋白質是沒有訊號序列的。換句 話說，沒有全球定位系統的汽車卻能出現於叢林之外。 研究團隊不禁驚訝，這些蛋白質是如何出現的？它們可 是取道常規的分泌途徑？哪個細胞器負責執行這種非常 規的分泌？ 王浩博士製圖　 Image by Dr. Wang Hao Richard Dawkins , in a commentary in The Oxford Book of Modern Science Writing (OUP: 2008), writes, ‘Our ability to understand the universe and our position in it is one of the glories of the human species. Our ability to link mind to mind by language, and especially to transmit our thoughts across the centuries is another.’ As editors in a research-oriented comprehensive university, writing about research and researchers is part and parcel of our work. But academics are notoriously busy. They teach. They experiment. They publish. An invitation to talk about one’s core expertise is sometimes greeted with a whiff of scepticism, veiled thinly or otherwise: ‘Would you really understand what I’m doing?’ Honestly, we wouldn’t, not even after three interviews and listening to the tapes over and over again. But, as editors in a research-oriented comprehensive university, we are duty-bound to keep trying. The ‘In Plain View’ article in this issue took a few months to complete. The process involved visits to Prof. Jiang Liwen ’s office and lab, e-mails with him and his graduate students, a principal writer who read the relevant literature and looked up technical terms, other colleagues who commented on her drafts (several of them) and prepared drafts in the other language (several of them), even counting the extraordinary fortune of having Professor Jiang’s untiring explication and feedback. Any writer who’s honest about his/her vocation should try at some point to aspire to be a Richard Dawkins, Stephen Jay Gould or Freeman Dyson . We consider it failed if it’s a pleasure to write but pain to read. The motto by which we live is no less than the vice versa. ———————■■■——————— 目錄 Contents 洞明集 In Plain View 2 校園消息 Campus News 4 舌尖上的中大 Mouth-watering Morsels 6 昔與今 Then vs Now 7 宣布事項 Announcements 8 人事動態 Ins and Outs 9 陳寶安如是說 Thus Spake Ella P.O. Chan 10 邊註邊讀 Marginalia Richard Dawkins 在 The Oxford Book of Modern Science Writing （OUP: 2008）這樣寫道：「我們能夠認識 宇宙，以及自己身處宇宙的位置，是人類眾多可以引以為傲 的事之一；而另一件是我們可以藉着語言把心靈連繫起來， 尤其是可以將思想跨世紀地傳承下去。」 在研究型綜合大學當編輯，我們工作的重要一環，是撰寫 關於校內研究和研究人員的文章。但眾所周知，學者工作 十分忙碌，既要教學，又要做實驗，更要寫作發表。 每當邀請他們講述自己的研究重點項目時，有時候遇到的 反應是少許猶豫：「你能了解我的研究嗎？」 老實講，我們確是不大了解，就算做了三次訪談，反覆聆聽 錄音，往往還是一頭霧水。不過，身為一所研究型綜合大學 的編輯，職責所在，我們必須不斷嘗試。 本期「洞明集」花了幾個月才完成，其間幾度造訪 姜里文 教授的辦公室和實驗室，與他和他的研究生助手往還了 多封電郵，主力撰文者閱讀有關文獻、翻查專有名詞， 其他同事數度審易其稿，翻譯也做了好幾遍，但如果得 不到姜教授不厭其煩地解釋和回應，過程也不會這麼順 利。任何認真履行自己天職的作者，都應該踵武Richard Dawkins、 Stephen Jay Gould 或者 Freeman Dyson ， 有見賢思齊的精神。 我們不希望作者寫得高興，但 讀者讀得痛苦。倒過來卻是我 們自勉的目標。 2 No. 415, 4.4.2013