化學(xué)獎解讀管理論文

時間:2022-07-23 06:31:00

導(dǎo)語:化學(xué)獎解讀管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點,若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

化學(xué)獎解讀管理論文

蛋白質(zhì)是包括人類在內(nèi)各種生物體的重要組成成分。對于生物體而言,蛋白質(zhì)的生老病死至關(guān)重要。然而,科學(xué)家關(guān)于蛋白質(zhì)如何“誕生”的研究成果很多,迄今至少有5次諾貝爾獎授予了從事這方面研究的科學(xué)家,但關(guān)于蛋白質(zhì)如何“死亡”的研究卻相對較少,今年的諾貝爾化學(xué)獎表彰的就是這方面的

工作。

瑞典皇家科學(xué)院6日宣布,將2004年諾貝爾化學(xué)獎授予以色列科學(xué)家阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學(xué)家歐文·羅斯,以表彰他們發(fā)現(xiàn)了泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解。其實他們的成果就是發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)“死亡”的重要機理。

蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的,氨基酸如同磚頭,而蛋白質(zhì)則如結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑。正如同有各種各樣的建筑一樣,生物體內(nèi)也存在著各種各樣的蛋白質(zhì)。不同的蛋白質(zhì)有不同的結(jié)構(gòu),也有不同的功能。通??磥淼鞍踪|(zhì)的合成要比蛋白質(zhì)的降解復(fù)雜得多,畢竟拆樓容易蓋樓難。

蛋白質(zhì)的降解在生物體中普遍存在,比如人吃進食物,食物中的蛋白質(zhì)在消化道中就被降解為氨基酸,隨后被人體吸收。在這一過程中,一些簡單的蛋白質(zhì)降解酶如胰島素發(fā)揮了重要作用??茖W(xué)家對這一過程研究得較為透徹,因而在很長一段時間他們認(rèn)為蛋白質(zhì)降解沒有什么可以深入研究的。不過,20世紀(jì)50年代的一些研究表明,事情恐怕沒有這么簡單。

最初的一些研究發(fā)現(xiàn),蛋白質(zhì)的降解不需要能量,這如同一幢大樓自然倒塌一樣,并不需要炸藥來爆破。不過,20世紀(jì)50年代科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn),同樣的蛋白質(zhì)在細胞外降解不需要能量,而在細胞內(nèi)降解卻需要能量。這成為困惑科學(xué)家很長時間的一個謎。70年代末80年代初,今年諾貝爾化學(xué)獎得主阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和歐文·羅斯進行了一系列研究,終于揭開了這一謎底。原來,生物體內(nèi)存在著兩類蛋白質(zhì)降解過程,一種是不需要能量的,比如發(fā)生在消化道中的降解,這一過程只需要蛋白質(zhì)降解酶參與;另一種則需要能量,它是一種高效率、指向性很強的降解過程。這如同拆樓一樣,如果大樓自然倒塌,并不需要能量,但如果要定時、定點、定向地拆除一幢大樓,則需要炸藥進行爆破。

這三位科學(xué)家發(fā)現(xiàn),一種被稱為泛素的多肽在需要能量的蛋白質(zhì)降解過程中扮演著重要角色。這種多肽由76個氨基酸組成,它最初是從小牛的胰臟中分離出來的。它就像標(biāo)簽一樣,被貼上標(biāo)簽的蛋白質(zhì)就會被運送到細胞內(nèi)的“垃圾處理廠”,在那里被降解。

這三位科學(xué)家進一步發(fā)現(xiàn)了這種蛋白質(zhì)降解過程的機理。原來細胞中存在著E1、E2和E3三種酶,它們各有分工。E1負責(zé)激活泛素分子。泛素分子被激活后就被運送到E2上,E2負責(zé)把泛素分子綁在需要降解的蛋白質(zhì)上。但E2并不認(rèn)識指定的蛋白質(zhì),這就需要E3幫助。E3具有辨認(rèn)指定蛋白質(zhì)的功能。當(dāng)E2攜帶著泛素分子在E3的指引下接近指定蛋白質(zhì)時,E2就把泛素分子綁在指定蛋白質(zhì)上。這一過程不斷重復(fù),指定蛋白質(zhì)上就被綁了一批泛素分子。被綁的泛素分子達到一定數(shù)量后,指定蛋白質(zhì)就被運送到細胞內(nèi)的一種稱為蛋白酶體的結(jié)構(gòu)中。這種結(jié)構(gòu)實際上是一種“垃圾處理廠”,它根據(jù)綁在指定蛋白質(zhì)上的泛素分子這種標(biāo)簽決定接受并降解這種蛋白質(zhì)。蛋白酶體是一個桶狀結(jié)構(gòu),通常一個人體細胞中含有3萬個蛋白酶體,經(jīng)過它的處理,蛋白質(zhì)就被切成由7至9個氨基酸組成的短鏈。這一過程如此復(fù)雜,自然需要消耗能量。

后來很多科學(xué)家的大量研究證實,這種泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解過程在生物體中的作用非常重要。它如同一位重要的質(zhì)量監(jiān)督員,細胞中合成的蛋白質(zhì)質(zhì)量有高有低,通過它的嚴(yán)格把關(guān),通常有30%新合成的蛋白質(zhì)沒有通過質(zhì)檢,而被銷毀。但如果它把關(guān)不嚴(yán),就會使一些不合格的蛋白質(zhì)蒙混過關(guān);如果把關(guān)過嚴(yán),又會使合格的蛋白質(zhì)供不應(yīng)求。這都容易使生物體出現(xiàn)一系列問題。比如,一種稱為“基因衛(wèi)士”的P53蛋白質(zhì)可以抑制細胞發(fā)生癌變,但如果對P53蛋白質(zhì)的生產(chǎn)把關(guān)不嚴(yán),就會導(dǎo)致人體抑制細胞癌變的能力下降,誘發(fā)癌癥。事實上,在一半以上種類的人類癌細胞中,這種蛋白質(zhì)都產(chǎn)生了變異。

泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解在生物體中如此重要,因而對它的開創(chuàng)性研究也就具有了特殊意義。目前,在世界各地的很多實驗室中,科學(xué)家不斷發(fā)現(xiàn)和研究與這一降解過程相關(guān)的細胞新功能。這些研究對進一步揭示生物的奧秘,以及探索一些疾病的發(fā)生機理和治療手段具有重要意義。(完)