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瑞典皇家科學(xué)院10月9日宣布，把2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予85歲的美國(guó)科學(xué)家約翰•芬恩(John B. Fenn)、43歲的日本科學(xué)家田中耕一(Koichi Tanaka)和64歲的瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼?#8226;維特里希(Kurt Wuthrich)，以表彰他們發(fā)明了對(duì)生物大分子進(jìn)行識(shí)別和結(jié)構(gòu)分析的方法。
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瑞典皇家科學(xué)院發(fā)表的新聞公報(bào)說(shuō)，芬恩和田中的貢獻(xiàn)在于開(kāi)發(fā)出了對(duì)生物大分子進(jìn)行質(zhì)譜分析的“軟性解吸附電離法”，維特里希的貢獻(xiàn)是開(kāi)發(fā)出了用來(lái)確定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的核磁共振技術(shù)。他們?nèi)说倪@些研究成果對(duì)于研究包括蛋白質(zhì)在內(nèi)的大分子具有“革命性的”意義，使人類可以通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的分析而加深對(duì)生命進(jìn)程的了解，使新藥的開(kāi)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(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
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公報(bào)說(shuō)，質(zhì)譜分析是全世界各個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(zhì)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(zhì)液滴，并最終獲得游離的蛋白質(zhì)離子，通過(guò)使它們運(yùn)動(dòng)可以確定其質(zhì)量，測(cè)出飛行指定距離所用的時(shí)間。同時(shí)，田中還發(fā)明了另一種可以造成蛋白質(zhì)游離的技術(shù)-軟性激光解吸附技術(shù)。研究人員可以用這種技術(shù)把樣品變成許多小塊，迫使大分子釋放出來(lái)。
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新聞公報(bào)在介紹維特里希的研究成果時(shí)說(shuō)，他在上世紀(jì)80年代初把核磁共振技術(shù)用于對(duì)蛋白質(zhì)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(diǎn)的方法，還發(fā)現(xiàn)了可以確定這些固定點(diǎn)距離的原理。使用這些距離，他可以計(jì)算出蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。
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| 芬恩1917年生于紐約，1940年獲美國(guó)耶魯大學(xué)化學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為美國(guó)弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)教授。田中1959年生于日本富山市，畢業(yè)于日本東北大學(xué)，現(xiàn)是日本島津制作所研究與開(kāi)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(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任瑞士蘇黎世聯(lián)邦高等理工學(xué)校的分子生物物理學(xué)教授和美國(guó)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(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)金額為1,000萬(wàn)瑞典克朗(約合107萬(wàn)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(jiǎng)儀式將于12月10日諾貝爾逝世紀(jì)念日舉行。 |
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所有生物都含有包括DNA和蛋白質(zhì)在內(nèi)的生物大分子，“看清”它們的真面目曾經(jīng)是科學(xué)家的夢(mèng)想。如今這一夢(mèng)想已成為現(xiàn)實(shí)。2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰的就是這一領(lǐng)域的兩項(xiàng)成果。
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質(zhì)譜分析法是化學(xué)領(lǐng)域中非常重要的一種分析方法。它通過(guò)測(cè)定分子質(zhì)量和相應(yīng)的離子電荷實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中分子的分析。19世紀(jì)末科學(xué)家已經(jīng)奠定了這種方法的基礎(chǔ)，1912年科學(xué)家第一次利用它獲得對(duì)分子的分析結(jié)果。在質(zhì)譜分析領(lǐng)域，已經(jīng)出現(xiàn)了幾項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)成果，其中包括氫同位素氘的發(fā)現(xiàn)(1934年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果)和碳60的發(fā)現(xiàn)(1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果)。不過(guò)，最初科學(xué)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(wàn)倍，因而將這種方法應(yīng)用于生物大分子難度很大。
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質(zhì)譜分析法是化學(xué)領(lǐng)域中非常重要的一種分析方法。它通過(guò)測(cè)定分子質(zhì)量和相應(yīng)的離子電荷實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中分子的分析。19世紀(jì)末科學(xué)家已經(jīng)奠定了這種方法的基礎(chǔ)，1912年科學(xué)家第一次利用它獲得對(duì)分子的分析結(jié)果。在質(zhì)譜分析領(lǐng)域，已經(jīng)出現(xiàn)了幾項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)成果，其中包括氫同位素氘的發(fā)現(xiàn)(1934年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果)和碳60的發(fā)現(xiàn)(1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果)。不過(guò)，最初科學(xué)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(wàn)倍，因而將這種方法應(yīng)用于生物大分子難度很大。
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盡管相對(duì)而言生物大分子很大，但它們?cè)谖覀兛磥?lái)是非常小的，比如人體內(nèi)運(yùn)送氧氣的血紅蛋白僅有千億億分之一克，怎么測(cè)定單個(gè)生物大分子的質(zhì)量呢？科學(xué)家在傳統(tǒng)的質(zhì)譜分析法基礎(chǔ)上發(fā)明了一種新方法：首先將成團(tuán)的生物大分子拆成單個(gè)的生物大分子，并將其電離，使之懸浮在真空中，然后讓它們?cè)陔妶?chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)。不同質(zhì)量的分子通過(guò)指定距離的時(shí)間不同，質(zhì)量小的分子速度快些，質(zhì)量大的分子速度慢些，通過(guò)測(cè)量不同分子通過(guò)指定距離的時(shí)間，就計(jì)算出分子的質(zhì)量。
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這種方法的難點(diǎn)在于生物大分子比較脆弱，在拆分和電離成團(tuán)的生物大分子過(guò)程中它們的結(jié)構(gòu)和成分很容易被破壞。為了打掉這只“攔路虎”，美國(guó)科學(xué)家約翰·芬恩與日本科學(xué)家田中耕一發(fā)明了殊途同歸的兩種方法。約翰·芬恩對(duì)成團(tuán)的生物大分子施加強(qiáng)電場(chǎng)，田中耕一則用激光轟擊成團(tuán)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(shí)也被電離。它們的發(fā)明奠定了科學(xué)家對(duì)生物大分子進(jìn)行進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)。
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最近兩年來(lái)，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(xué)和生物技術(shù)進(jìn)入后基因組時(shí)代。這一時(shí)代的重點(diǎn)課題是破譯基因的功能，破譯蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，破譯基因怎樣控制合成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu)非常重要。專家認(rèn)為，在未來(lái)20年內(nèi)，生物技術(shù)將蓬勃發(fā)展，很可能成為繼信息技術(shù)之后推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的主要?jiǎng)恿�，由這3位諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主發(fā)明的“對(duì)生物大分子進(jìn)行確認(rèn)和結(jié)構(gòu)分析的方法”將在今后繼續(xù)發(fā)揮重要作用。
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