罗伯特·莱夫科维茨(左)和布赖恩·科比尔卡。图/东方IC
美国人罗伯特·J·莱夫科维茨和布赖恩·K·科比尔卡因为对蛋白受体的研究,而获得2012年度诺贝尔化学奖。诺贝尔化学奖评审委员会10日认定,两名获奖者对G蛋白偶联受体的研究所获成果具有“奠基意义”,揭示了这一类重要受体发挥作用的内在机理。
细胞壁内分离出受体
罗伯特·莱夫科维茨1943年在美国出生,1966年在哥伦比亚大学获得医学博士学位,现任美国霍华德·休斯医学研究所和杜克大学医学中心医学和生物化学教授。
莱夫科维茨及其同事的获奖研究始于1968年,针对生物细胞“感知”周围环境的能力,试图解密肾上腺素之类激素物质促生血压升高和心跳加快等生理反应的机理。
这以前,科学界推测,细胞表面包含某种激素“受体”。
在莱夫科维茨的实验室内,研究人员把一种碘同位素附着到多种激素物质上,借助同位素的辐射性状追踪以至揭示多种激素受体,包括β肾上腺素受体。他的研究小组最终在细胞壁内分离出β肾上腺素受体,继而对这种受体发挥作用的机理形成了初步认识。
依照现有理解,人体包含数以10亿计个细胞,由这些细胞构成一个相互作用、精细调适的系统,而每个细胞都包含细小的受体。受体的作用,是让细胞感知所处环境,进而调整并适应环境。
以创新方式实现目标
布赖恩·科比尔卡1955年在美国出生,1981年在耶鲁大学获得医学博士学位,现任斯坦福大学医学院医学以及分子和细胞生理学教授。他为清华大学医学院客座教授。
科比尔卡20世纪80年代加入莱夫科维茨的研究小组,接受一项挑战,即在人类染色体基因组中确定为β肾上腺素受体“编码”的特定基因。
在包含浩瀚信息的人体基因组中,科比尔卡以创新方式实现了这一目标。
后续研究中,借助对与β肾上腺素受体相关基因的分析,研究人员发现这种受体与促使眼睛具备捕捉光线能力的受体相似。他们意识到,存在一整类受体,不仅形似,发挥作用的机理相同。
这类受体如今名为G蛋白偶联受体。
莱夫科维茨和科比尔卡将分享800万瑞典克朗(约合114万美元)的奖金。
□专家说法
获奖结果在预料之中
北京大学生命科学学院院长饶毅去年4月就曾发文预测,认为诺贝尔化学奖可奖给对GPCR(G蛋白偶联受体)的结构生物学研究,并提到科比尔卡的研究贡献较为突出。
昨天2012年诺贝尔化学奖结果揭晓后,饶毅教授接受了本报记者的采访,他表示这个结果在预料之中,因为G蛋白偶联受体很重要,目前30%至40%的处方药都根据这一类受体发挥作用。
在去年发表的《一个可能的诺贝尔化学奖》一文中,饶毅也提到,最近几年因GPCR受体结构非常热门,因此他预测诺贝尔化学奖委员肯定会给其颁奖。
今年的诺贝尔化学奖,花落结构生物学。饶毅认为,结构生物学在可预见的将来会继续发挥很大作用,其中经典的X线衍射结构分析,也会继续很有用,这是理解蛋白质功能的一个重要途径,可在分子和原子水平上理解生物分子如何起作用,还可通过结构提出合理的方法设计新的药物。
他提出,今后如能做大分子活体结构、动态结构、在生物体系中观察结构变化,而不局限于结晶的分子、水中的小分子,那么广义的结构生物学将起更大作用。
另外,我国在这一领域也有研究者。现任同济大学校长裴钢,正是第一得奖人莱夫科维茨的学生。
□特点
获奖成果跨界涉及医学
2011年,科比尔卡实现一项新突破:他主持的研究小组捕捉到β肾上腺素受体的画面,恰逢它由某一种激素激化、向细胞发出“信号”的瞬间。评审委员会说,这一画面,集几十年研究成果为一体,是“分子层面的杰作”。
与莱夫科维茨和科比尔卡的学历以及两人的研究历程吻合,本年度诺贝尔化学奖获奖成果似乎与诺贝尔生理学或医学奖有某种“渗透”,无法界定包含更多化学因素还是更多医学因素。
在新闻发布会现场,一名委员会成员向新华社驻瑞典首都斯德哥尔摩的一名记者确认,两人获奖成果涉及医学,堪称“跨界”成果。
该评审委员说,本年度获奖成果确实涉及化学和医学,这种“跨界”现象构成科学“美感”。
□介绍·G蛋白偶联受体
半数药物借此发挥作用
长期以来,人们并不清楚细胞如何感知周围环境,如何接受信息并工作,直到“G蛋白偶联受体”这一重要家族被发现。
瑞典皇家科学院常任秘书诺尔马克当天上午在皇家科学院会议厅介绍,人的身体是由数十亿细胞相互作用的微调系统,每个细胞都包含能感知周围环境的微小受体,因此才能适应新的环境。两位获奖者的突破性研究揭示了受体中最大家族“G蛋白偶联受体”的内部运作机制。
诺贝尔奖官网消息介绍,这个家族有1000种基因为其编码,涵盖光线、嗅觉、味觉、肾上腺素、组胺、多巴胺等多个领域,所有药物里大约一半通过它们发挥作用。
一位评选委员会评委还举起一杯热咖啡说,人们能看到这杯咖啡、闻到咖啡的香味、品尝到咖啡的美味以及喝下咖啡后心情愉悦等都离不开受体的作用。
本版综合新华社本报记者商西
(原标题:两名美国人获得诺贝尔化学奖)