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美国三名科学家获诺贝尔生理学或医学奖

2017-10-03 00:09 来源: 侨报 编辑: 高三 字号:【

【侨报讯】2017年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,3位美国科学家获奖,获奖理由是“发现了调控昼夜节律的分子机制”。

据美国之音报道,诺贝尔奖委员会表示:“今年的诺贝尔奖得主运用果蝇作为模式生物,分离出能控制日常生物周期的基因。他们证明,这基因会在细胞内的蛋白质上编码,夜间让它聚积,到了白天就让它降解。”

昼夜节律使生物的生理机能适应一天的不同时段,影响睡眠、行为、激素水平、体温和新陈代谢。

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▲杰弗里·霍尔,1945年出生于美国纽约。1971年获得华盛顿大学博士学位,1971年至1973年在加州理工学院做博士后。1974年他任职于美国布兰迪斯大学。2002年,他加盟美国缅因大学。 2001年被选入美国文理科学院,2003年被选入美国国家科学院并获美国遗传学会勋章。因为 period基因方面的杰出贡献,他于 2009年获格鲁伯神经科学奖,2011年获路易莎·格罗斯·霍维茨奖,2012年获盖尔德纳国际奖。2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。

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▲迈克尔·罗斯巴什,1944年出生于美国堪萨斯城。1970年从麻省理工学院获得博士学位,随后三年在苏格兰爱丁堡大学做博士后。1974年起,一直任职于美国布兰迪斯大学。2003年当选为美国国家科学院院士。2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。

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▲迈克尔·杨,1949年出生于美国迈阿密。1975年从美国得州大学获得博士学位。1975年至1977年在斯坦福大学做博士后。1978年起一直任职于美国洛克菲勒大学。美国国家科学院院士。2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。

生理学奖或医学奖是每年诺奖委员会颁发的第一个奖项,物理学奖、化学奖、文学奖、和平奖将在周二至周五揭晓。经济学奖将在10月9日揭晓。诺贝尔奖奖金为110万美元。

诺贝尔生理学奖共颁108次 3人共享常见

诺贝尔生理学或医学奖评委会秘书长托马斯·佩勒曼在瑞典卡洛林斯卡医学院诺贝尔大厅宣布,将2017年诺贝尔生物学或医学奖授予3位美国医学家杰弗里·霍尔,迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·杨,以表彰他们“发现了控制人体昼夜变化的分子机制。”

据人民网报道,按诺贝尔基金会的规定:每年的获奖者可以是不同研究方向的2个人,或同一研究领域的2-3个人,但不管是什么情况,获奖人的总数不得超过3人。今年也是3位科学家分享。

自1901年设立诺贝尔奖以来,由于第一和第二次世界大战期间9 次停颁奖外,诺贝尔生理学或医学奖共颁发了108次,其中39次是由个人独享,32次是由两位获奖者分享,37次则由3为科学家分享。共计214名获奖者。

截止到2017年, 所有生理学或医学奖得主的平均年龄是58岁。其中获奖者最多的年龄段是60-64岁, 共38人, 占所有获奖者的18%。而近63.8% 获奖者的年龄在45-64岁, 共计134人。到目前为止,最年轻的获奖者是加拿大医学家腓特烈·班廷(Frederick Grant Banting),1923年被授予诺奖时他年仅32岁。而年龄最大的获奖者是美国生物学家裴顿·劳斯(Peyton Rous),他在1966年被授予医学奖时,已达87岁高龄。

在获得诺贝尔生理学或医学奖的214人中,只有12人是女性。而在这12名中, 也只有美国细胞遗传学家芭芭拉·麦克林托克(Barabara McClintock) 是一个人独享1983年诺贝尔生理学或医学奖。2015年获得诺贝尔生理学或医学奖的中国科学奖屠呦呦则是至今为止获得该奖项的最后一位女科学家。

在历年的诺贝尔奖获奖者中, 因为夫妻在同一研究领域互相扶持、并肩作战而双双获奖的就有两对。一对是1947年诺贝尔生理学或医学奖的美国生物化学家格蒂·科里(Gerty Cori)和她的丈夫(Carl Cori); 另一对是获得2014年诺贝尔生理学或医学奖的挪威心理学家迈- 布里特·莫泽(May-Britt Moser)和爱德华·莫泽(Edvard I. Moser)夫妇。

除了夫妻,还有其他的家庭成员,虽然研究领域迥异,但也先后斩获了不同的奖项。比如,获得诺贝尔化学奖的德国瑞典生物化学家汉斯·冯·奥伊勒- 切尔平(Hans von Euler-Chelpin) 与获得生理学或医学奖的沃夫·冯·奥伊勒(Ulf von Euler)是父子,同样是父子的还有曾获生理学或医学奖的美国生物化学家阿瑟·科恩伯格(Arthur Kornberg)和获化学奖的罗杰·大卫·科恩伯格(Roger D.Kornberg)。另外,扬·廷贝亨(Jan Tinbergen) 和尼古拉斯· 廷贝亨Nikolaas Tinbergen 这对来自荷兰的亲兄弟也不示弱,前者获得了诺贝尔经济学奖,后者获生理学或医学奖。

不过,除了这一串串喜人的获奖者名单外,在那份按规定必须保密50年的诺贝尔奖提名名单中, 陪榜的也不少,其中运气最差的要数奥地利神经病学家和精神分析创始人弗洛依德,他被提名为诺贝尔生理学或医学奖32次,但从未获奖。评委会1929年为此专门请了一位专家评估,结果认为,这无需讨论,因为弗洛依德理论的科学性很难被证实。

1936年,弗洛依德还获得过一次诺贝尔文学奖的提名,提名来自他的朋友,另一位诺贝尔文学奖获得者罗曼罗兰。

在诺贝尔生理学或医学奖评委会的统计数据中,研究遗传学领域的科学家获奖人数最多,共计48人获奖,远远高于其他相关领域, 其他获奖较多的学科和人数是:生物化学29人、细胞生理学27人、神经生理学26人、免疫学23人。

随后将揭晓的是2017年诺贝尔物理学奖,该奖项是诺贝尔各奖项中颁发次数最多的,也是华人科学家获奖最多的诺贝尔奖项。近年来获奖的物理学理论,往往显得“高冷神秘”,如“上帝粒子”和“拓扑相变”理论。今年的物理学奖又会花落谁家呢?让我们一起拭目以待。

时钟基因的发现 为人体生理保持准时

在20个世纪70年代, 美国分子生物学家SeymourBenzer 及其学生Ronald Konopka 提出一个想法:果蝇体内有没有可能存在着控制其昼夜节律的基因呢?经过研究,他们发现果蝇体内一种未知基因的突变确实会扰乱其昼夜节律。他们将这种突变的基因命名为“周期”基因。但是,又有个新问题出现:周期基因又是怎么影响果蝇的昼夜节律的呢?

据科学网报道,今年的诺奖得主们,研究的对象也是果蝇,他们就瞄准了生物钟到底如何运行这个研究领域。1984年,JeffreyHall 和Michael Rosbash——这两位在波士顿的布兰迪斯大学有着紧密合作的科学家,以及洛克菲勒大学的Michael Young,三人成功地分离出周期基因。Jeffrey Hall 和MichaelRosbash 接着发现了周期基因编码的蛋白PER,PER 会在会在夜间不断累积,然后在白天又发生分解。因而,PER 蛋白水平的变化以24小时为周期,正好与昼夜节律保持同步。

下一步研究的关键是,搞清楚这样的节律变化是如何产生并维持的。Jeffrey Hall和Michael Rosbash猜想,PER蛋白阻断了周期基因的活性。他们进而推测,通过一种抑制反馈回路,PER 蛋白可能阻止了自身的合成,因而持续而周期性地调节了自身的水平。

这一模型很“诱人”,但是缺失了一些片段。为了阻断周期基因的活性,PER蛋白需要接触到细胞核。Jeffrey Hall 和Michael Rosbash 已经证实,PER蛋白是在夜间聚集到细胞核的,问题是如何到那儿的? 1994年,Michael Young 发现了第二种发条基因timeless,它编码昼夜节律所需的TIM蛋白。他证实,当TIM蛋白绑定到PER蛋白时,两种蛋白就能进入细胞核, 从而阻断周期基因活性,关闭阻断反馈回路。

这一调节反馈机制解释了细胞蛋白水平的变化是如何产生的,但仍有疑问待解。是什么控制了这种变化的频率? Michael Young 鉴定出了另一种基因doubletime,它编码DBT蛋白,能够延迟PER蛋白的聚集。这就解释了这种节律调控如何更契合24小时的循环。

实际上控制生物节律的分子机制要复杂的多。在随后的几年里,他们三人还发现了其他一些蛋白可以维持period的活性,以及外界的光如何调节生物钟。所有的多细胞生物,包括人类,都是使用同一个相似的机制来调节生理节奏。生物钟能调节我们大部分的基因,并且最终这个生物钟能使我们的生理情况适应一天中不同时段。正是这些分子调控这人们一天的节律。

三位诺奖得主的发现是颠覆传统的,建立了生物钟的关键机制。随后一些年,节律钟机制的其他分子组分陆续被阐明,进一步阐释了它的稳定性和功能。比如,今年的得主还鉴定出一些额外蛋白,是激活周期基因所需,此外,光能同步节律钟的机制也少不了它们。

人体生理的很多方面都牵涉到生物钟。我们知道,所有的多细胞有机体,包括人类,利用一种相似的机制来控制昼夜节律。一种精细校准过的昼夜节律就调整着我们的生理,以适应每天的不同阶段。自从这一重大发现以来,节律生物学已经发展成为一个广阔而有活力的研究领域,影响着我们的健康和福祉。

(编辑:高三)

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