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历史上的NOBEL
2008年诺贝尔化学奖情况介绍

   

    中新网10月8日电综合报道,瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会于当地时间10月8日11时45分左右(北京时间10月8日17时45分左右)宣布,将2008年度诺贝尔化学奖授予日裔美国科学家来自海洋生物实验室(简称MBL)的下村修(Osamu Shimomura)、美国哥伦比亚大学的Martin Chalfie,以及美国华裔科学家钱永健。他们三人在发现绿色荧光蛋白方面作出突出成就。

美国华裔化学家钱永健

日裔美国科学家下村修(Osamu Shimomura)

美国科学家Martin Chalfie

 

  下村修和Martin Chalfie分别出生于1928年和1947年。

  钱永健是华裔化学家,1952年出生于纽约,现为美国科学院院士、医学院院士,美国加州大学圣迭戈分校化学及药理学两系教授,中国著名科学家钱学森的堂侄。他发明多色荧光蛋白标记技术,为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。

  他们三人将分享诺贝尔奖金。

  按照传统,2008年诺贝尔奖颁奖仪式将在今年12月10日举行。除和平奖颁奖仪式在挪威首都奥斯陆举行以外,生理学或医学奖、物理学奖、化学奖、文学奖和经济学奖都将在瑞典首都斯德哥尔摩举行。今年诺贝尔奖每项奖金仍为1000万瑞典克朗(约合140万美元)。

 

  钱永健(英文名:Roger Yonchien Tsien )

  华裔化学家,美国科学院院士、医学院院士,美国加州大学圣迭戈分校化学及药理学两系教授,中国著名科学家钱学森的堂侄。

  瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会于当地时间10月8日11时45分左右(北京时间10月8日17 时45分左右)宣布,将2008年度诺贝尔化学奖授予美国华裔化学家钱永健,以及美国科学家OsamuShimomura和Martin Chalfie。他发明多色莹光蛋白标记技术,为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。

  姓名:钱永健

  英文:Roger Tsien,罗杰钱

  性别:男

  出生:1952年

  生于:纽约

  国籍:美国

  祖籍:中国浙江杭州

  堂叔:钱学森,中国导弹之父

  哥哥:钱永佑(Richard Tsien),斯坦福大学教授、曾任生理系主任

  荣誉:

  16岁即以金属如何与硫氰酸盐结合为题获西屋科学天才奖 (The Westinghouse Science Talent)

  20岁获哈佛大学学士(化学和物理,Witha National Merit Scholarship)

  剑桥大学博士及博士后(生理学)

  曾获沃尔夫奖(Wolf Prize in Medicine,2004),全美化学学会,蛋白质学会等多项大奖

  钱永健与生物发光现象研究

  1994年,华裔美国科学家钱永健(Roger Y Tsien)开始改造GFP,有多项发现。世界上用的大多数是钱永健实验室改造后的变种,有的荧光更强,有的黄色、蓝色,有的可激活、可变色。到一些不常用做研究模式的生物体内找有颜色的蛋白成为一些人的爱好,现象正如当年在嗜热生物中找到以后应用广泛的PCR用多聚酶后的一波浪潮。不过真发现的有用东西并不很多。成功的例子有俄国科学院生物有机化学研究所Sergey A. Lukyanov实验室从珊瑚里发现其他荧光蛋白,包括红色荧光蛋白。

  生物发光现象,下村修和约翰森以前就有人研究。萤火虫发荧光,是由荧光酶(luciferase)作为酶催化底物分子荧光素(luciferin),有化学反应如氧化,以后产生荧光。而蛋白质本身发光,无需底物,起源是下村修和约翰森的研究。

  下村修和约翰森用过几种实验动物,和本故事相关的是学名为Aequorea victoria的水母。1962年,下村修和约翰森等在《细胞和比较生理学杂志》上报道,他们分离纯化了水母中发光蛋白水母素。据说下村修用水母提取发 光蛋白时,有天下班要回家了,他把产物倒进水池里,临出门前关灯后,依依不舍地回头看了一眼水池,结果见水池闪闪发光。因为水池也接受养鱼缸的水,他怀疑是鱼缸成分影响水母素,不久他就确定钙离子增强水母素发光。1963年,他们在《科学》杂志报道钙和水母素发光的关系。其后Ridgway和Ashley 提出可以用水母素来检测钙浓度,创造了检测钙的新方法。钙离子是生物体内的重要信号分子,水母素成为第一个有空间分辨能力的钙检测方法,是目前仍用的方法之一。

    1955年Davenport和Nicol发现水母可以发绿光,但不知其因。在1962 年下村修和约翰森在那篇纯化水母素的文章中,有个注脚,说还发现了另一种蛋白,它在阳光下呈绿色、钨丝下呈黄色、紫外光下发强烈绿色。其后他们仔细研究了其发光特性。1974年,他们纯化到了这个蛋白,当时称绿色蛋白、以后称绿色荧光蛋白GFP。Morin和Hastings提出水母素和GFP之间可以发 生能量转移。水母素在钙刺激下发光,其能量可转移到GFP,刺激GFP发光。这是物理化学中知道的荧光共振能量转移(FRET)在生物中的发现。

  下村修本人对GFP的应用前景不感兴趣,也没有意识到应用的重要性。他离开普林斯顿到 Woods Hole海洋研究所后,同事普腊石(Douglas Prasher)非常感兴趣发明生物示踪分子。1985年普腊石和日裔科学家Satoshi Inouye独立根据蛋白质顺序拿到了水母素的基因(准确地说是cDNA)。1992年,普腊石拿到了GFP的基因。有了cDNA,一般生物学研究者就很 好应用,比用蛋白质方便多了。

  普腊石1992年发表GFP的cDNA后,不做科学研究了。他申请美国国家科学基金时,评审者 说没有蛋白质发光的先例,就是他找到了,也没什么价值。一气之下,他离开学术界去麻省空军国民卫队基地,给农业部动植物服务部工作。当时他如果花几美元,就可以做一个一般研究生都能做,但是非常漂亮的工作:将水母的GFP基因放到其他生物体内,比如细菌里,看到荧光,就完全证明GFP本身可以发光,无需其 它底物或者辅助分子。

  将GFP表达到其它生物体这项工作,1994年由两个实验室独立进行:美国哥伦比亚大学做线虫的Marty Chalfie实验室,和加州大学圣迭哥分校、Scripps海洋研究所的两位日裔科学家Inouye和Tsuji。

  水母素和GFP都有重要的应用。但水母素仍是荧光酶的一种,它需要荧光素。而GFP蛋白质本身发光,在原理上有重大突破。

  Chalfie的文章立即引起轰动,很多生物学研究者纷纷将GFP引入自己的系统。在一个新系统表达GFP就能在《自然》、《科学》上发表文章,其实不过是跟风性质,没有原创性。

  纵观整个过程,从1961年到1974年,下村修和约翰森的研究遥遥领先,而很少人注意。如果其他生化学家愿意,他们也可以得到水母素和GFP,技术并不特别难。在1974年以后,特别是八十年代后,后继的工作,很多研究生都很容易做。其中例外是钱永健实验室发现变种出现新颜色,并非显而易见。

  钱永健的工作

  钱永健是和下村修研究相关的一位重要科学家。他在成像技术中,有两项重要工作都与下村修有一定关系。

  一项是钙染料。1980年钱永健发明检测钙离子浓度的染料分子,1981年改进将染料引入细胞的方法,以后发明更多、更好的染料,被广泛应用。检测钙的方法有三种:选择性电极、水母素、钙染料。在钱永健的钙染料没有出现以前,具有空间检测能力的只 有水母素,但当时水母素需要注射到细胞内,应用不方便,而钱永健的染料可以通透到细胞里面去。水母素和钙染料各有优缺点,目前用染料的人多。钱永健还发明了多种染料用于研究其他分子。

  钱永健的第二项工作是GFP。1994年起,钱永健开始研究GFP,改进GFP的发光强度,发光颜色(发明变种,多种不同颜色),发明更多应用方法,阐明发光原理。世界上应用的FP,多半是他发明的变种。他的专利有很多人用,有公司销售。

  钱永健的工作,从八十年代一开始就引人瞩目。他可能是世界上被邀请给学术报告最多的科学家,因 为化学和生物都要听他的报告,既有技术应用、也有一些很有趣的现象。他1952年出生,年龄允许等很多年(而80高龄的下村修没有这个优势)。所以,钱永健多年被很多人认为会得诺贝尔奖,可以是化学、也可以是生理奖。必须指出,钱永健非常肯定下村修的工作,钱较早公开介绍下村修的发现。

  钱永健是钱学森的堂侄。他家有很多科学家和工程师。他中学时获得过美国西屋天才奖第一名,大学 在哈佛念化学和物理,20岁毕业,后在英国剑桥大学获生理学博士。他的哥哥钱永佑(Richard W Tsien)是神经生物学家,曾任Stanford大学生理系主任。两兄弟分别获Rhodes和Marshall学者奖(通常认为是美国大学生竞争性最强 的两个奖学金,克林顿总统曾获Rhodes),到英国留学,九十年代双双成为美国科学院院士。钱学森回国后,国内教育体系在他的子女应该上大学时受到极大 破坏,使钱学森的子女钱永刚、钱永真没有得到他们堂兄弟的发展环境。钱永刚出生于1948年,文革后才念大学。但愿钱永健在钱学森先生在世的时候获奖,告 慰他们全家。

  我认识钱永佑,不认识钱永健。我在华盛顿大学有位同事,在神经生物学和现代成像都用重要发现和 发明,他要求很高,批判性很强,公开发表文章批热门的领域、批很多人研究不解决问题。他也看不起一些诺贝尔奖得主。有一年刚宣布得奖名单,我到他办公室去聊天,他没等我开口,就说:“今天是不幸的一天”。他认为那些人没一个值得得奖。这位批判性很强的人,却非常佩服钱永健。



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