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生化领域的进化控制!美英两国三位科学家共享2018诺贝尔化学奖
作者:中国板报网    来源:www.zjjsepc.com    点击数:    更新时间:2018/10/11

  10月3日瑞典当地时间中午(北京时间17:45),被调侃为诺贝尔“理科综合奖”的化学奖终于宣布!

  2018年诺贝尔化学奖颁给环境日板报了生物化学领域,分别授予:

  美国科学家弗朗西斯·阿诺德(Frances H。 Arnold)获得一半化学奖,以表彰她实现了酶的定向进化;

  美国科学家乔治·史密斯(George P。 Smith)和英国科学家格雷戈里·温特尔(Gregory P。 Winter)分享另一半,以表彰他们实现了多肽和抗体的噬菌体展示技术。

  今年诺贝尔化学奖得主的主要贡献是进化控制,以及使用进化变化和选择的相同原理,开发设计解决人类化学问题的蛋白质。

  加上今年的颁奖,1901年以来,诺贝尔化学奖总共授予110次,颁发给了181个获奖者,不过,Frederick Sanger在1958年和1980年被授予两次,所以实际上共有180人获得诺贝尔化学奖。

  诺贝尔化学奖主要颁发给6个化学领域,分别是有机化学、无机化学、生物化学、分析化学、物理化学、理论化学。不过这一学科也被不少科学家调侃为“理科综合奖”,因为物理、生物、生物物理、生物化学甚至农学等领域的研究成果都获得过化学奖。

  事实上,诺贝尔奖的创立者瑞典人阿尔弗雷德·诺贝尔就是一名化学家,曾发明硝化甘油炸药。按照他的遗嘱,诺贝尔化学奖旨在颁给化学方面有重要发现和取得重大成果的人。

  据统计,获得诺贝尔化学奖次数最多的前5国家依次是美国、德国、英国、法国和日本,其中,美国以74名诺贝尔化学奖得主遥遥领先。

  进化的控制!美英两国三位科学家获奖

  弗朗西斯·阿诺德(Frances Arnold)

  据“知识分子”整理,弗朗西斯·阿诺德(Frances Arnold)1956年出生于美国匹兹堡,现为加州理工学院教授。她首次进行了酶的定向进化,这些酶是催化化学反应的蛋白质。通过定向进化产生的酶被用于制造从生物燃料到药物的所有产品。

  定向进化还可以让产品制造更环保,包括药品、生物燃料甚至牛仔裤的制造。这些酶对环境无害,并通常可替代有毒化学物质。

  2017年以来,阿诺德及其同事正在使用定向进化来使细菌产生硅碳键。在这之前,只有化学家做出过硅碳键。研究表明,细菌可以迅速适应新环境,生产出新的化学类型。更重要的是,该发现能以更环保的方式制造具有硅—碳键的产品:从润滑剂到药品。

  阿诺德曾在接受采访时表示,“进化是世界上最强大的工程方法,我们应该利用它来寻找解决问题的新的生物解决方案。”。

  乔治·史密斯(George P.Smith)

  乔治·史密斯(George P.Smith),1941年出生于美国诺沃克。1970年于哈佛大学获博士学位。密苏里大学荣休教授。

  他开发了一种称为噬菌体展示的方法,其中噬菌体——一种感染细菌的病毒——可用于进化新蛋白质。

  噬菌体展示是研究蛋白质-蛋白质,蛋白质-肽和蛋白质-DNA相互作用的实验室技术,它使用噬菌体(感染细菌的病毒)将蛋白质与编码它们的遗传信息联系起来。在该技术中,将编码目的蛋白质的基因插入噬菌体外壳蛋白基因中,使噬菌体在其外部“展示”蛋白质,同时在其内部含有蛋白质基因,导致基因型和表型之间的联系。然后可以针对其他蛋白质,肽或DNA序列筛选这些展示噬菌体,以检测展示的蛋白质与那些其他分子之间的相互作用。通过这种方式,可以在称为体外选择的过程中筛选和扩增大的蛋白质文库,这类似于自然选择。

  格雷格·保罗·温特 ( Gregory Paul Winter)

  格雷格·保罗·温特 ( Gregory Paul Winter),英国的生物化学家,1951年出生于莱彻斯特,现为MRC分子生物学研究所所长。1973年毕业于剑桥大学三一学院,1976年获得剑桥大学博士学位,曾获得MRC Millennium Medal,Royal Medal,Knight 称号等荣誉。

  温特的主要研究重点是遗传和蛋白质工程。在他的早期研究中,Greg有个有趣的想法,所有的抗体都具有相同基本结构,而结构中只有很小的变化使它们对靶标具有特异性。他开创了人源化抗体的技术,从而为癌症、类风湿性关节炎和多发性硬化症等疾病提供治疗性抗体。

  温特使用噬菌体展示来进行抗体的进化,目标是产生新的抗体药。第一个基于这种方法获得的抗体adalimumab,于2002年批准用于类风湿性关节炎,牛皮癣和炎症性肠疾病。从那以后,使用噬菌体展示产生的抗体被用来中和毒素,治疗自身免疫疾病和转移性癌症。

  数说诺贝尔化学奖

  180人获奖

  1901年至2017年期间,诺贝尔化学奖总共授予109次,颁发给了178个获奖者,不过,Frederick Sanger在1958年和1980年被授予诺贝尔化学奖两次。为此,共有177人获得诺贝尔化学奖。

  加上今年的三人,共有180人获得诺贝尔化学奖。

  六大领域

  诺贝尔化学奖主要颁发给6个化学领域,分别是有机化学、无机化学、生物化学、分析化学、物理化学、理论化学。其中生物化学占了最多,尤其是方法学,如蛋白质测序技术,DNA测序技术,PCR,点突变技术等。

  此外非常基础的原创性研究也很受诺奖的青睐,比如重氢的发现,光合作用,重核的裂变等。

图表统计数据截至2017年,来源:iNature

  35岁、85岁

  据iNature统计,诺贝尔化学奖获得者的平均年龄是58.4岁。最年轻的获奖者只有35岁,是巴黎大学的Frédéric Joliot,因为合成了新的放射性元素而获奖。

  有趣的是,他还是居里夫人的女婿,同她的妻子Irène Curie在1935年一起获得诺贝尔化学奖,故对于居里夫人一家,总共获得5块诺贝尔奖章(居里夫人2次,女儿1次,女婿1次,丈夫1次)。

  年龄最高的是85岁,John B。 Fenn,2002年因为开发生物大分子的鉴定和结构分析方法而获奖。

图表统计数据截至2017年,来源:iNature

  5位女性获奖者

  截至2018年,通过检索诺贝尔化学奖性别,有五位女性获得诺贝尔化学奖。分别是:

  Marie Curie(居里夫人)因为发现镭和Po元素,于1911年获奖;

  Irène Curie(居里夫人女儿)因为合成了新的放射性元素而获奖,于1935年获奖;

  Dorothy Hodgkin,因为使用X射线技术确定重要生化物质的结构,于1964年火获奖;

  Ada Yonath,因为阐述了核糖体的结构与功能,于2009年获奖;

  2018年,Frances H。 Arnold,因为实现了酶的定向进化而获奖。

  美国74位得主

  据统计,获得诺贝尔化学奖次数最多的前5名依次是美国,德国,英国,法国和日本。

  加上2018年的两位得主,美国已有74位诺贝尔化学奖获得者。

图表统计数据截至2017年,来源:iNature

生化领域的进化控制!美英两国三位科学家共享2018诺贝尔化学奖

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