GPCR结构生物学:一个潜在的诺贝尔化学奖主题
时间:2012-10-10 18:26 来源:北大校刊 作者:饶毅 点击:次
诺贝尔化学奖委员会经常表彰化学与生物学交叉领域的工作,尤其是生物化学、生物物理学和分子生物学。从2003年到2009年,七届诺贝尔化学奖中有五届授予了生物学研究:2003年钾通道和水通道的结构、2004年蛋白质降解、2006年基因转录的结构生物学、2008年绿色荧光蛋白、2009年核糖体结构。其中,结构生物学占据了重要地位(2003、2006、2009)。 然而,诺贝尔化学奖委员会也常犯错误,例如2003年授予水通道发现者,但水通道并非第一个被发现的通道,且缺乏特殊性。2006年,委员会过分强调结构,忽略了转录领域更重要的生物学工作,如发现第一个转录因子(Mark Ptashne)和RNA聚合酶(Robert Roeder)。 尽管如此,委员会若能将奖项授予G蛋白偶联受体(GPCR)的结构生物学研究,则可能做出公正的决定。GPCR是细胞膜上的跨膜蛋白,负责将细胞外信号传递到细胞内。其研究历史可追溯至19世纪:1851年Heinrich Müller发现视网膜红紫色,随后Franz Boll和Willy Kühne阐明了视紫红质(rhodopsin)的光化学特性。视紫红质是第一个被广泛研究的膜蛋白,不仅存在于高等动物,也存在于细菌中。 1970年代,研究人员开始解析视紫红质的氨基酸序列。1983年,Hargrave和Ovchinnikov分别完成了牛视紫红质的全序列测定。1994年,Alfred Gilman和Martin Rodbell因发现G蛋白和提出GPCR概念而获得诺贝尔生理学或医学奖。此后,GPCR的结构生物学研究迅速发展:1997年Kimura解析了细菌视紫红质结构,2000年Palczewski解析了牛视紫红质结构,2007年Brian Kobilka和Raymond Stevens解析了β2肾上腺素受体结构。这些工作为理解GPCR功能及药物设计奠定了基础。 从重要性看,早期里程碑清晰:Hargrave在序列测定、Kimura在细菌视紫红质结构、Palczewski在动物视紫红质结构、Kobilka在非视紫红质GPCR结构方面贡献突出。若委员会水平更高,2003年应同时奖励MacKinnon(钾通道)和Kimura,而非水通道。如今GPCR结构研究成为热点,委员会很可能授予奖项,但仍可能忽略Hargrave或Kimura的贡献。 结构生物学在未来将继续发挥重要作用,尤其是活体动态结构的研究。参考文献:Müller (1851), Boll (1877), Kühne (1879, 1882), Hargrave (1977, 1983), Ovchinnikov (1983), Kimura (1997), Palczewski (2000), Kobilka (2007) 等。 (责任编辑:泉水) |