在煉金術之後:諾貝爾化學獎獲得者100年圖說:全彩視圖本

第100章 1993年度 米切爾·史密斯

　　因開創“寡聚核苷酸基定點誘變”法而榮獲1993年諾貝爾化學獎

　　米切爾·史密斯（加拿大，1932～2000年），1932年4月26日年生於英國布萊克普爾，家境窘困。就讀於曼徹斯特大學。1958年，全家移居加拿大，曾任加拿大溫哥華大不列顛哥倫比亞大學生物技術實驗室主任。

　　小學時的史密斯表現平常，唯一獲得的獎勵是“全勤獎”。1943年，史密斯參加當時英國施行的特殊考試。考試的目的是把學生分為兩類，約20%的學生將來有可能獲得上大學的機會，剩下的80%的學生隻能接受普通中等教育。很幸運，史密斯這次超常發揮，順利通過考試並獲得阿諾爾德私立學校的獎學金。阿諾爾德私立學校是一所貴族學校，這裏的教學水平一流。如果不是獲得獎學金，史密斯是沒有辦法得到這樣的上學機會。

　　中學時期，史密斯所有的課程都很優秀，但他更喜歡化學。在萊克普爾教育基金委員會的資助下，史密斯考入曼徹斯特大學繼續學習。1956年史密斯獲化學博士學位。

　　1956年，史密斯到哥倫比亞大學霍拉納研究室從事DNA和RNA的研究。當時的霍拉納還名不見經傳，有人曾認為史密斯在國內找不到工作，隻好到一個偏僻的小地方給無名的霍拉納當助手。其實並非如此，霍拉納在20世紀50年代末就在基因研究方麵頗有成就，上世紀60年代初他便合成了已知精確結構的核酸分子和相應的蛋白質。將這些蛋白質與磷酸結構加以比較，便可知蛋白質中各部分的“密碼”片段。為此，霍拉納獲得1968年諾貝爾生理學獎。1970年，霍拉納首次合成酵母基因，標誌人工合成基因的開端。

　　1978年，史密斯根據分子生物學原理提出：用一個改變了部分密碼的寡核甘酸與一個單鏈質粒所帶的蛋白結構基因配對，然後在合適的宿主細胞中複製擴增，這樣就可以得到結構基因發生定位突變的質粒。當突變後的質粒進行基因表達時，就可得到含特定氨基酸的蛋白質。

　　應用寡糖核苷酸進行DNA的定點誘變時，首先要把含有待突變的DNA片斷克隆到M13噬菌體載體中。M13噬菌體的正鏈可以感染具有性纖毛的細菌，並在菌體內進行複製後，以出芽的形式形成新的帶有正鏈DNA的噬菌體。而存留在菌體內的則是雙鏈狀態的複製型M13，受M13噬菌體感染的細菌生長速度減慢，在細菌培養皿上會形成透明的噬菌斑。

　　然後，將目的DNA插入到複製型M13的多克隆位點上去轉染細菌，提取單鏈DNA作為突變的模板。根據合成需要，把帶有突變核苷酸序列的寡聚核苷酸引物與帶有目的DNA的單鏈M13模板雜交，然後加入DNA聚合酶和四種脫氧核糖核苷酸，使雜交上的突變引物延伸，並用DNA連接酶使新合成的DNA成環，再去轉染細菌。可用DNA序列分析方法從得到的噬菌體中篩選出帶有突變DNA相應的片斷，從而得到完整的DNA突變體。

　　利用寡聚核苷酸定點誘變技術，可以人為地通過基因的改變來改造某一已知的蛋白質，從而可以研究蛋白質分子之間的相互作用、蛋白質的結構以及結構與功能的關係。目前，寡聚核苷酸定點誘變已經用來進行酶及其他蛋白質的活性、穩定性及專一性的研究。例如，對胰蛋白酶功能的基團研究、高效溶栓蛋白類藥物的研製等。

　　史密斯創立寡核苷酸導向的定位，改進了基因定位突變的方法，揭示出蛋白質的功能原理，對生物學和化學研究均具有劃時代的意義。他與穆利斯同時榮獲1993年諾貝爾化學獎。瑞典皇家科學院在授獎通告中指明：史密斯的方法為研究蛋白質怎樣行使功能、決定蛋白質三維結構的因素，以及它們怎樣與細胞內其他分子發生相互作用的詳細情況，提供了全新的手段。史密斯開創的方法極大地推動了基礎生物化學研究。