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2021诺贝尔生理医学奖:探索再探索 精选

已有 3675 次阅读 2021-10-5 13:42 |系统分类:观点评述

                            2021诺贝尔生理医学奖:探索再探索

        2021年10月4日,2021年生理学或医学奖颁发给美国科学家David Julies与Ardem Patapoutian,以表彰他们“发现了温度觉和触觉受体”。

       在我们的日常生活中,碰到热汤物体会立即缩手,天冷加衣天热去衣,都是十分自然的,殊不知这里面却包含着一些科学秘密。解开这些秘密的科学家就是David Julies与Ardem Patapoutian。他们是如何做到的?答案是探索再探索。

1. David Julies的探索实验

    辣椒素能刺激神经细胞引发疼痛,神经细胞膜应包含对辣椒素反应的蛋白质,此蛋白质即辣椒素反应受体。这个蛋白质由神经细胞的DNA转录为mRNA而生成。

    David Julies研究小组收集神经细胞的mRNA,反转录为cDNA,建立了一个包含数百万个DNA片段的文库。文库中应该包含一个特殊的DNA片段,可以编码对辣椒素产生反应的蛋白质。这是一个前人没有做过的探索性实验,里面是否包含编码辣椒素反应的蛋白还是个未知数。

    下一步的实验是使用另一种培养细胞,这种细胞对辣椒素没有反应,不表达对辣椒素产生反应的蛋白。他们需要把cDNA文库中的DNA片段一个一个在这种细胞中表达,然后测试其是否对辣椒素有反应。这又是一项前人未做过的探索性实验。而且是一项大海捞针的工作,工作量十分巨大。经过逐个筛选,最终筛选到了对辣椒素敏感的单一cDNA片段,其相应的基因被命名为TRPV1,是一个离子通道蛋白。进一步实验显示,这个基因对热也很敏感,当热度增高时该蛋白开放。Julies发现了一个热感应受体,当温度上升到43度以上就会被激活,引起疼痛。

    image.png


                                        这是实验路线图

2. Ardem Patapoutian的探索性实验

     我们的身体每时每刻都要接触周围物体,接触物体就会发生接触刺激,Ardem Patapoutian推测机械性物体刺激的受体应该是一个离子通道蛋白。为了找到该离子通道蛋白,他们筛选出一个细胞系,当该细胞被针刺时,会发出电信号,这个电信号可以被检测到。经过理论分析,他们认为有72种候选基因可能于此相关。这同样是一项前人未做过的探索性实验,是否有这样一种蛋白并不是确定的。然后他们采用一种大海捞针的办法,用RNAi技术一个一个的沉默这些基因,再检测其是否不会发出电信号。直到沉默到第72个的时候,才找到一个关键基因,当把这个基因沉默后,该细胞不再发出电信号了。实验终于成功了,他们把这个基因命名为Piezo1。

       他们的运气真的不好,如果沉默第一个就得到结果了,就不用做前面的71个实验了。哪怕中间比如第36个测试出来了,也不用再做后面的36个了。偏偏做到最后一个才出来结果,上天可真会锻炼科学家的毅力!正是这种探索再探索,正是这种不屈不挠的毅力才探索出了自然的秘密!可见科学研究没有诀窍,探索再探索才是科学研究的真诀窍!

image.png

                                        这是实验路线图




2021年诺贝尔奖
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