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第111章 2004年度 阿龍·切哈諾沃 阿弗拉姆·赫爾什科 歐文·羅斯

  因發現“泛素”調節下的蛋白質降解機製而同獲2004年諾貝爾化學獎

  阿龍·切哈諾沃

  阿龍·切哈諾沃(以色列,1947~),1947年生於以色列海法市。1981年獲以色列理工學院醫學博士學位,後留任該學院生物化學教授,兼任拉帕波特醫學研究學院負責人。

  阿弗拉姆·赫爾什科

  阿弗拉姆·赫爾什科(以色列,1937~),1937年生於匈牙利考爾查格,納粹屠殺的幸存者,1950年去往以色列。1969年,赫爾什科獲耶路撒冷希伯萊大學哈達薩赫醫學院醫學博士學位,現任赫爾什科是以色列理工學院拉帕波特醫學研究學院的著名教授。

  歐文·羅斯

  歐文·羅斯(美國,1926~),1926年生於美國紐約。1952年獲芝加哥大學博士學位,現任美國加州大學醫學院生理學和生物物理學教授。

  阿龍·切哈諾沃、阿弗拉姆·赫爾什科和歐文·羅斯三人聯手完成了蛋白質控製係統,即“泛素”調節的蛋白質降解機理,突破性地發現了人類細胞如何控製某種蛋白質的過程,為研究細胞控製蛋白質運動方麵做出了卓越的成就,因此他們共同分享了2004年諾貝爾化學獎。

  20世紀50年代以前,人類已經認識到氨基酸是構成蛋白質的基質,正如結構複雜的宏偉建築由磚塊壘砌而成一樣,生物體內結構不同的氨基酸構成特定生理功能的蛋白質,產生和消亡是伴隨任何物質的普遍規律,蛋白質完成自己的使命後就被降解,當然蛋白質的降解比合成簡單得多。蛋白質的降解在生物體中普遍存在,如食物中的蛋白質在消化道中就被降解為氨基酸,隨後被人體吸收。在這一過程中,一些簡單的蛋白質降解酶如胰島素發揮了重要作用。科學界普遍認為蛋白質降解已無可深究之價值,但事實並非如此。人們最初認為蛋白質的降解不需要能量,這如同大樓自然倒塌不需炸藥爆破(事實上有重力做功)。後來的研究發現,同樣的蛋白質在細胞外降解不需要能量,而在細胞內降解卻需要能量才能完成,這讓科學界十分困惑。

  1942年,阿弗拉姆·赫爾什科等對蛋白質分子的降解現象進行了探索,他們更注重三磷酸腺苷(ATP)的作用,所以對降解現象的解釋進展緩慢。20世紀七八十年代,切哈諾沃、赫爾什科和羅斯合作研究發現,人類細胞中的某些蛋白質確實存在退化,這緣於人體細胞對無用蛋白質先“標定”後作為“廢物”將其降解清除,揭示了“泛素”(一種多肽,由76個氨基酸組成,最初是從小牛的胰髒中分離而得)調節的蛋白質降解機理(該種蛋白質的“死亡”機理),指明了蛋白質降解研究的方向,從而獲得突破性進展,並奠定了獲諾貝爾獎的基礎。

  他們認為,生物體內存在兩類蛋白質降解過程:一種不需要能量,如消化道中的降解,這一過程隻需要蛋白質降解酶參與;另一種則需要能量,它是一種高效、指向性很強的降解過程。這如同拆樓一樣,如果自然倒塌不需能量,但若需定時、定點、定向拆除則需要爆破。“泛素”在需要能量的蛋白質降解過程中就扮演著重要的角色,它像標簽一樣貼在某些蛋白質上,然後這些蛋白質被運送進細胞內的“垃圾處理廠”進行降解。

  蛋白質降解機理使人們在分子水平層麵上理解某些人體化學現象成為可能,諸如細胞循環、DNA修複、基因轉移和蛋白質數量控製等,這些化學現象都是非常重要的生物化學程序。認識人體蛋白質的消亡形式,可幫助人類解釋免疫係統的工作原理以及包括像癌症在內的疾病的引發機理。

  研究證實,泛素調節的蛋白質降解過程至關重要。新合成的蛋白質近30%不能通過它的質檢而被銷毀,否則,不合格蛋白質充斥機體將會出現生物體功能紊亂。如“基因衛士”P53蛋白質可抑製細胞癌變,但若P53蛋白質質量低劣將導致人體抑製細胞癌變的能力下降,從而誘發癌症。事實上,人類癌細胞中一半以上的這種蛋白質都產生了變異。目前,科學家不斷探究與這一降解過程相關的細胞新功能以及相關發病機理和治療手段,進而揭示生物的奧秘。

  
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