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瑞典皇家科學院10月9日宣布，把2002年諾貝爾化學獎授予85歲的美國科學家約翰•芬恩(John B. Fenn)、43歲的日本科學家田中耕一(Koichi Tanaka)和64歲的瑞士科學家?guī)鞝柼?#8226;維特里希(Kurt Wuthrich)，以表彰他們發(fā)明了對生物大分子進行識別和結構分析的方法。
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瑞典皇家科學院發(fā)表的新聞公報說，芬恩和田中的貢獻在于開發(fā)出了對生物大分子進行質譜分析的“軟性解吸附電離法”，維特里希的貢獻是開發(fā)出了用來確定溶液中生物大分子三維結構的核磁共振技術。他們三人的這些研究成果對于研究包括蛋白質在內的大分子具有“革命性的”意義，使人類可以通過對蛋白質進行詳細的分析而加深對生命進程的了解，使新藥的開發(fā)發(fā)生了革命性的變化，并在食品控制、乳腺癌和前列腺癌的早期診斷等其他領域也得到了廣泛的應用。
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公報說，質譜分析是全世界各個化學實驗室都在使用的一種非常重要的分析手段。之前，其只能用于小分子化合物的分析和研究。由于芬恩和田中的發(fā)明，質譜分析也可以用于生物大分子的分析研究。利用芬恩1988年所公布的研究成果，研究人員可以獲得電荷蛋白質液滴，并最終獲得游離的蛋白質離子，通過使它們運動可以確定其質量，測出飛行指定距離所用的時間。同時，田中還發(fā)明了另一種可以造成蛋白質游離的技術-軟性激光解吸附技術。研究人員可以用這種技術把樣品變成許多小塊，迫使大分子釋放出來。
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新聞公報在介紹維特里希的研究成果時說，他在上世紀80年代初把核磁共振技術用于對蛋白質的分析研究，成功地發(fā)明了可以系統(tǒng)地分配蛋白分子中某些固定點的方法，還發(fā)現了可以確定這些固定點距離的原理。使用這些距離，他可以計算出蛋白質的三維結構。
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| 芬恩1917年生于紐約，1940年獲美國耶魯大學化學博士學位，現為美國弗吉尼亞聯邦大學教授。田中1959年生于日本富山市，畢業(yè)于日本東北大學，現是日本島津制作所研究與開發(fā)工程師。維特里希1938年生于瑞士阿爾貝格，1964年獲瑞士巴塞爾大學無機化學博士學位，現任瑞士蘇黎世聯邦高等理工學校的分子生物物理學教授和美國加利福尼亞州拉霍亞市斯克里普斯研究所客座教授。今年的諾貝爾化學獎獎金額為1,000萬瑞典克朗(約合107萬美元)，芬恩和田中將分享其中的一半，維特里希將獲得其中的另一半。頒獎儀式將于12月10日諾貝爾逝世紀念日舉行。 |
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所有生物都含有包括DNA和蛋白質在內的生物大分子，“看清”它們的真面目曾經是科學家的夢想。如今這一夢想已成為現實。2002年諾貝爾化學獎表彰的就是這一領域的兩項成果。
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質譜分析法是化學領域中非常重要的一種分析方法。它通過測定分子質量和相應的離子電荷實現對樣品中分子的分析。19世紀末科學家已經奠定了這種方法的基礎，1912年科學家第一次利用它獲得對分子的分析結果。在質譜分析領域，已經出現了幾項諾貝爾獎成果，其中包括氫同位素氘的發(fā)現(1934年諾貝爾化學獎成果)和碳60的發(fā)現(1996年諾貝爾化學獎成果)。不過，最初科學家只能將它用于分析小分子和中型分子，由于生物大分子比水這樣的小分子大成千上萬倍，因而將這種方法應用于生物大分子難度很大。
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質譜分析法是化學領域中非常重要的一種分析方法。它通過測定分子質量和相應的離子電荷實現對樣品中分子的分析。19世紀末科學家已經奠定了這種方法的基礎，1912年科學家第一次利用它獲得對分子的分析結果。在質譜分析領域，已經出現了幾項諾貝爾獎成果，其中包括氫同位素氘的發(fā)現(1934年諾貝爾化學獎成果)和碳60的發(fā)現(1996年諾貝爾化學獎成果)。不過，最初科學家只能將它用于分析小分子和中型分子，由于生物大分子比水這樣的小分子大成千上萬倍，因而將這種方法應用于生物大分子難度很大。
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盡管相對而言生物大分子很大，但它們在我們看來是非常小的，比如人體內運送氧氣的血紅蛋白僅有千億億分之一克，怎么測定單個生物大分子的質量呢？科學家在傳統(tǒng)的質譜分析法基礎上發(fā)明了一種新方法：首先將成團的生物大分子拆成單個的生物大分子，并將其電離，使之懸浮在真空中，然后讓它們在電場的作用下運動。不同質量的分子通過指定距離的時間不同，質量小的分子速度快些，質量大的分子速度慢些，通過測量不同分子通過指定距離的時間，就計算出分子的質量。
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這種方法的難點在于生物大分子比較脆弱，在拆分和電離成團的生物大分子過程中它們的結構和成分很容易被破壞。為了打掉這只“攔路虎”，美國科學家約翰·芬恩與日本科學家田中耕一發(fā)明了殊途同歸的兩種方法。約翰·芬恩對成團的生物大分子施加強電場，田中耕一則用激光轟擊成團的生物大分子。這兩種方法都成功地使生物大分子相互完整地分離，同時也被電離。它們的發(fā)明奠定了科學家對生物大分子進行進一步分析的基礎。
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最近兩年來，人類基因組圖譜、水稻基因組草圖以及其他一些生物基因組圖譜破譯成功后，生命科學和生物技術進入后基因組時代。這一時代的重點課題是破譯基因的功能，破譯蛋白質的結構和功能，破譯基因怎樣控制合成蛋白質，蛋白質又是怎樣發(fā)揮生理作用等。在這些課題中，判定生物大分子的身份，“看清”它們的結構非常重要。專家認為，在未來20年內，生物技術將蓬勃發(fā)展，很可能成為繼信息技術之后推動經濟發(fā)展和社會進步的主要動力，由這3位諾貝爾化學獎得主發(fā)明的“對生物大分子進行確認和結構分析的方法”將在今后繼續(xù)發(fā)揮重要作用。
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