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2008年诺贝尔化学奖与中国光生物学
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2008年10月9日,瑞典皇家学会秘书长Gunnar Öquist教授公布了2008年诺贝尔化学奖获奖名单.今年的化学奖表彰三位美国科学家在绿色荧光蛋白GFP方面所做的贡献.其中Osamu Shimomura的贡献在于他最早从北美海洋动物水母Aequorea victoria中分离提纯了GFP 蛋白,发现紫外光照射后GFP发出绿色荧光.Martin Chalfie 的贡献在于他克隆了GFP 的基因,并将之在秀丽线虫中进行表达,标记了秀丽线虫的特定细胞.Roger Y. Tsien 的贡献在于阐明了GFP发出荧光的分子机理,阐明了其发光色团是有几个有限的氨基酸残基所构成.同时Roger 将GFP进行了结构改造,使之荧光的量子产率提高,并使之最大发射波长发生改变,从而使得再造的荧光蛋白可以发出赤橙黄绿青蓝紫不同的颜色.因为GFP及其衍生蛋白分子量较小(24 kD),所以可以通过基因改造的方法,将该蛋白的基因与其它蛋白的基因连接后重新转染细胞,使得本来不能发出荧光的目的蛋白发出不同的颜色,从而可以示踪这些蛋白在活细胞甚至活体组织和动物中的实时动态变化.同时将荧光蛋白与体内其它活性蛋白如钙调素等相连接,可以实时检测活细胞中不同部位钙离子浓度的动态变化.GFP及其衍生蛋白BFP, RFP等在生物医学研究中的应用,极大地促进了这些相关学科的发展.
中国科学界对于2008年度化学奖的报道和反应,主要集中于GFP的荧光特性,以及在名单中位于第三名的Roger Y. Tsien的家族背景.作为在中国生活了三十多年的大学教授,我还是首次看到有堂侄的说法.仔细研究有关报道,才发现原来Roger的父亲与一个国内著名科学家共有一个祖父.文字之间的潜意识是,这一著名科学家家学渊博,甚至对一直在欧美进行科学研究的所谓"堂侄",产生了极大地影响.实际上人们可能应该思考的是,作为同一个中国男性的重孙,为什么这一著名科学家的子女们没有取得起"堂兄弟"相似的科学成就.要知道,Roger的长兄Richard现在也是一个非常著名的电生理学家.
当然Roger Y. Tsien在GFP及其衍生蛋白方面的工作,确实产生了很大的影响.但是他能够获得2008年度的诺贝尔化学奖,可能在一定程度上,也得益于他在更早期的有关钙离子指示探针的工作.
学过大学分析化学的人都知道,EDTA可以络合二价阳离子钙和镁,而EGTA可以特异性络合钙离子.Roger Tsien利用这一特性,将EGTA络合钙离子的基团与荧光发色团相联,得到了一系列BAPTA类的钙离子荧光指示探针.这类探针中的Fura-2和Indo-1现在是生物医学研究中使用最广泛的试剂之一.由此而带来的生物医学研究的发展,可能超过了GFP/BFP/RFP系列.因而学界一直猜测,Roger Tsien可能会因为钙离子荧光指示探针的工作而获奖.可能是因为GFP的化学创新性相对更高,所以他因对GFP的改造而获得今年的诺贝尔化学奖.
关于GFP的分离和提纯,缘于对海洋水母生物发光的研究.GFP的研究获得今年的诺贝尔化学奖,可能会刺激生物发光和化学发光的研究.实际上一般学界认为生物发光研究的鼎盛时期已过.一个典型的例证是,有关生物发光的国际会议,其规模远不如其它的国际会议如神经科学会议.只有真正的对生物发光特别感兴趣的科学家,才会坚持不懈地开始这方面的研究.在国内对应这一领域的专业组织是中国生物物理学会光生物物理学专业委员会.光生物物理学专业委员会近年来组织了多次光生物学方面的国际会议.如2003年的生物光子学国际会议,2006年的第三届亚洲大洋洲光生物学会议,2008年的第15届国际生物发光和化学发光大会(ISBC).第15届ISBC会议今年5月在上海召开,参会人数210人,其中国内来宾90人.光生物物理学专业委员会主持召开的另外一个与Roger Tsien的研究有关的会议,是2008年7月在湖北宜昌召开的第7届全国钙信号与细胞功能研讨会.
从诺贝尔网页,可以了解到另外一个有意思的事情.最早分离提纯GFP蛋白的Osamu Shimomura尽管今年已经 80岁,而且一辈子都是在美国开展科学研究,但是至尽保留了日本国籍.这不禁另人想到另外一个现象,就是现在在国际上活跃的华人科学家,尤其是40多岁的年轻一代,多数已经加入了当地国籍.甚至已经学成回国者,也保留了外国国籍.这一有趣的现象值得我们深思.联想到中国科学家出国参加国际学术会议所必须经过的各种繁复的手续,和申请签证中所遇到的困难,年轻的学者们作出这一选择,也是可以理解的.希望将来中国作为一个真正的科学强国出现后,这些现象可以得到缓解.但是考虑到华人加入外国国籍是一个很长的历史问题,可能这种现象会在今后持续相当一段时间.
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