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王江云:预测未来诺贝尔化学奖发给生化结合研究

时间:2012-10-25 15:03来源:人民网   作者:未知 点击: 227次

2012年的诺贝尔,中国作家莫言在文学奖方面获得零的突破,而自然科学领域则三位美国科学家、一位法国、一位英国和一位日本的科学家分享。诺贝尔自然科学奖离中国到底有多远,到底有多近?在今天的“科学家与媒体面对面”活动上,中国科学院生物物理研究所研究员王江云就今年诺贝尔化学奖的得奖项目做出解读。

  全文如下:

  各位下午好,在解读化学奖之前我介绍一下诺贝尔本人,他是我们都非常熟知的化学家,他的重要发明是硝酸甘油。原来是一种炸药,这个是可以治疗心脏病的。什么样的人可以得诺贝尔,一定是要有原创性的发现或者发明,造福了人类,重要的发明可以显着提高生产力,将人类从苦役和病痛中解脱出来。诺贝尔发明的硝酸甘油很好地解释了这一点。

  今年的诺贝尔化学奖,它是一个非常重要的发现,对于创造人类的幸福做出非常重要的贡献。这里显示的是最重要的200种药物,绝大多数药物都是化学小分子,中间显示的是止痛剂。整个社会进入到老龄化,很多人会受到疼痛的影响,所以止疼剂是很重要的药物。这是我们今年2012年化学奖要讲的内容,如果把一个细胞比喻成一个人,G-蛋白偶联受体,就像我们人的眼睛、鼻子这些感觉器官一样,很多重要的小分子药物作为止疼剂,它是在G-蛋白偶联受体,很多神经蛋白是需要的,是一种疼痛的信号。在消化器官中也有存在着G-蛋白偶联受体,能够控制我们的食欲或者控制胆汁的分泌。如果小分子在你吃了之后不会感觉饿,所以这个药对你的减肥会有非常好的效果。

  刚才说了2012年化学诺贝尔奖授予了美国的Robert教授和BrianK教授,他分离并克隆一系列GPCR,解析其信号传导机理。肾上腺素是一个重要的分子,如果人非常紧张的时候,要用很大的体力做某一件事情,肾上腺素会大量分泌,促进身体的机能。在这个科学家发现它之前,很多都是在黑暗中摸索,我们甚至不知道它是怎么发挥功能的。在他们的工作之后,我们的G-蛋白偶联受体各种各样的药物和药理研究才真正有了明确的研究方向,变成了真正的科学。

  下面的图显示的是G-蛋白偶联受体要结合一些小分子配体,会激活下游的G蛋白通路,会引导一系列生化反应,这是对外界环境的响应,对细胞发挥正确的生物学功能是非常重要的。本来肾上腺素受体是一个蛋白质,它对应的会有一些MR,是通过MR翻译成蛋白质的,我们要真正了解受体功能,还要知道编码基因是什么,所以是先把基因鉴定了出来。在他自己的实验室做了大量长期的艰苦工作,化学奖颁给这个科学家我想在这方面有很重要的考虑,很多东西是化学物质,首先要具有可以鉴定的组成成份,有多少碳氢氧,还需要一个确定的三维空间结构,因为他非常有创造性的工作才使我们了解了G-蛋白偶联受体是一个什么样的结构。

  2011年他还做了一项非常重要的工作,就是G-蛋白偶联受体和配剂,还有基调节效应蛋白和水解亚基失活,让我们知道了是怎么传递的。我本人在这里面也做了一点工作,其实我们每个人都有嗅觉信号,能感知很多小分子,我做研究生时提出来金属离子依赖的嗅觉受体相应气味分子的机制,有一个简单的化学尝试,凡是很臭的分子其实都是很好的金属离子受体。我们提出来G-蛋白偶联受体是怎么样把膜外的信号,通过什么样的信号传递到膜内的,这个工作还正在进行中。

  目前50%以上的药物都是G蛋白偶联受体,从这个大家就可以知道这是非常重要的研究。事实上这个领域不是第一次获得诺贝尔奖,是第五次。我相信这次诺贝尔奖化学奖不仅仅是对这两位科学家在这个领域的贡献,也是对药物化学家的褒奖,因为他们的工作,使我们创造出来那么多非常有效的小分子药物,使得非常原创性的基础发现走出实验室,真正造福人类,这就是诺贝尔本人的初衷。

  这个领域还有很多重要的问题,首先是我们现在有这么多结构信息,我们当然可以更加深入地了解,基于这个结构的了解,我们可以设计出更加有效的、副作用更小的药物。还有一个很重要的问题,小分子怎么样诱导G蛋白偶联受体的动态变化,使膜外的信号能够被传递到膜内,所有这些问题的解决需要结构生物学家、有机化学家、物理化学家进行通力合作,我希望在不久的将来出现下一个诺贝尔奖,也希望出现在这个领域。

  在这里我说一下对未来化学诺贝尔奖的回顾和展望,在座的可能会问一个问题,我们中国的化学家有没有可能获得化学诺贝尔奖,可能会在哪个领域。诺贝尔本人的遗愿是要作出重大的发现和发明,要造福人类。我相信造福人类最多的化学诺贝尔奖获得者就是Haber,他是1918年获得诺贝尔奖,他发现了一个很重要的反映,把氮气能够转化成氨的反应,因为他的发明,现在化学工厂可以每年制造出来非常多的肥料,肥料最后能够提高农作物的产能。图上大家可以看到,肥料的产量和人口增长的关系,我们知道地球上现在有70亿人,根据科学研究表明,事实上所有肥料的生产支撑了一半人的食物的来源。如果没有他的发明,可能现在地球上的人口只有现在的50%,从这个角度来讲,这位化学家确实对人类作出了非常重要的贡献。

  2007年诺贝尔化学奖授予了另外一位物理化学家,他进一步表明化学的原理,包括氮气怎么转化成氨。在2001-2010年,还有三次化学诺贝尔奖给予了三个非常重要的化学反应,2001年日本化学诺贝尔奖做出来不对称氧化和还原反应,2010年是靶催化的C-C键形成反应。诺贝尔希望把奖项发给做出重要的发现或者发明的科学家,从化学奖目前的形势来看,以后还会有相当部分的化学奖会授予,现在的化学奖认为是在研究生物的研究者,可能以后的化学奖可能继续会发给在生命科学中作出重要发现的科学家,但是化学家仍然要创造新的反应,创造出新的分子,这两方面的工作结合起来,我想才能真正在未来造福人类,新的路线,新的合成路径,新的小分子药物。

  虽然这些化学家以及化学工业对人类作出了非常重大的贡献,但是目前化学工业对社会和环境造成了非常严重的污染,比如空气污染、海洋污染和土壤污染,这都是非常严重的问题。化学家以后怎么样进一步为人类制造福祉,一个重要的趋势是从化学工厂走到生物工厂。在生命科学领域我们作出了非常重要的反应,很多新的反应可以在活细胞里面做,可以从一个微生物生产出来青蒿素这样的药物,这样就可以显着提高合成的效率、降低成本、降低对环境的污染。我在将来也有一个梦想,以后的工厂可能不像我们现在看到的这样,它的能量是来源于太阳光,原料来自空气,是零排放,不排放二氧化碳,而且不占地,这个梦想有没有可能实现,我想应该是可以实现的,但是这也对我们化学家提出了重大的挑战,如果化学家能够进一步发明新的反应,把新的反应引入到活细胞当中,我想就会进一步为社会和人类作出更重要的贡献,我想以后会有更多的诺贝尔奖化学奖发给化学和生物相结合的工作。

(责任编辑:泉水)
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