(科学探索Inside Science Currents)—2015年诺贝尔化学奖博客

作者:Ben P. Stein 和Sara Bennekamp, Insitde Science(科学探索) 编辑组

原文: https://www.insidescience.org/blog/2015/10/07/nobel-chemistry-blog

(科学探索Inside Science Currents)—在今早宣布诺贝尔化学奖的时候,诺贝尔奖评委会的主持人列举了一系列关于DNA修复的惊人的数字。

宣布获奖者不久, 诺贝尔化学奖评委会主席Sara Snogerup Linse 展示了DNA分子的简化模型。该双螺旋结构模型包含22对字母或者基底。Linse 说,在现实中,这个片段只有8纳米,即8个十亿分之一米长。但每个细胞中包含的基因信息是这个片段的10亿倍,也就是说这个长度可延伸至2米。

“它包含了构建一个你所需要的一切蛋白质的配方,” Linse 说。

她随后抛出了一个惊人的数字:

“如果把我们人体中的DNA抽出来,排成一列,那么它的长度将会是从地球到太阳往返距离的250倍。”相比之下,连太空电梯的长度都是小巫见大巫。

诺贝尔化学奖评委会的另一位成员 Claes Gustafsson 谈到了细胞如何修复受损的DNA。

当DNA被复制时,大约每一百万次会引入一次错误基底,Gustafsson 说。每天人体细胞大约会分裂500到700亿次,每次细胞分裂都伴随着DNA复制,这样算起来错配率就相当可观。

诺奖得主Paul Modrich “毕生都在研究这些基因错配是如何被纠正的”,Gustafsson说。

“他发现了一个我们今天所知的错配修复系统。”

该系统通过在细胞分裂并进行自身复制时产生基因突变,修复了999/1000的错误。

据杜克大学 (Duke University)报道 Modrich 的新闻稿件中所述, 大约每次细胞分裂都会发生一次基因突变,如果没有错配修复机制,突变次数会上升到1000次。

每次细胞分裂中有一次基因突变,这个数字依然令人不安,想想看这也就意味者一天24小时内我们体内会发生500-700亿次的突变。这说明绝大多数的基因突变是无害的,并且还有一些有待发现的修复机制帮助扭转了局面。

诺贝尔奖提名

诺贝尔新闻发布会现场,有记者问到2015年诺奖得主Tomas Lindahl 其实是诺贝尔奖评委会的成员,他是否能为诺贝尔化学奖投票。

“Tomas Lindahl 没有参与到评审过程中,他也没有参加任何会议或者撰写任何书面评价,”瑞典皇家科学院秘书长Göran Hansson说。

记者还问到,诺奖颁与诺奖评委员会成员,这种情况有多常见?

“这种情况非常少见,”Hansson 回答说。他说上次诺贝尔化学奖委员会成员获奖还是在1948年,“我那时甚至连会员都不是”,他开玩笑说。

中国北欧时报的记者问到关于诺奖提名程序的问题。诺贝尔化学奖委员会主席Sara Snogerup Linse回答说,全世界的大学和科学们都会收到一封英文信邀请提名。

“我们尤其注意确保世界各地都被兼顾到,我们邀请大学里的个人科学家们提名。”Linse说。

Hannson说他们确保邀请信被发往建有大学的各个大洲。“目前除了南极洲还没有,但如果南极洲一旦建立了研究型大学,我们一定会确保那里也会收到提名邀请信。” Hansson说。

 

来自科学界的反应

马里兰州巴尔地摩市约翰. 霍普金斯大学(Johns Hopkins University)有机和生物有机化学教授Marc Greenberg 在接受 Inside Science 电话采访时说:“我从来没有预测过这些事情,甚至从不曾尝试过。今早当我打开电脑看到这条消息时,觉得很兴奋。”

“我认为这是一个非常重要的领域,一个比较新的领域,不到半个世纪的历史。”

“在1953年诺贝尔奖颁与DNA结构的发现时,谁也不会想到‘哎呀,我们是否要担心DNA修复的问题’。”

“会有潜在的与健康有关的影响。DNA修复是现在人们所关心的和疗效相关的的另一个过程,因此让人兴奋。”

Lindahl 和Sancar的 研究影响了“我自己的研究,从受损DNA的角度来看待的方法。”

“我记得15年前曾读过Tomas Lindahl 的一本专著,他提出了一种用分子抑制基础外切酶的想法,让我觉得很震撼。”

密苏里州圣路易市华盛顿大学 (Washington University) 医学院的生物物理教授 Timothy Lohman 说:“我认为这是一个伟大的决定。该奖项奖励了在该研究工作三个重要方面做出贡献的科学家们,其中不同的科学家发现了三种重要的修复途径的机制和相关的酶。”

“这次获诺奖的研究是当之无愧且令人兴奋的,因为所有这些工作都是基础研究,它们本身很重要,同时也推动了人们对真核生物修复机制的理解。”真核生物构成了生物体,包括哺乳动物--它们的细胞比细菌要复杂的多。

“最初的研究始于细菌,后来带来了对真核生物修复机制的深刻理解。”

(10/09/15 10:30a.m. EDT更新)

澳大利亚卧龙岗大学(University of Wollongong)化学院特聘教授,生物物理学家 Antoine van Oijen 写给Inside Science (科学探索)关于他对2015年诺贝尔化学奖的感想:

“注意到一个有趣的地方,诺贝尔奖评委会把奖项颁发给‘DNA修复机制的研究’,而不是‘DNA修复研究’。这是很重要的区别,给该领域传递了一个强有力的信息!”

“在生物学中,‘机制方法’是指那些揭示其作用机制和蛋白质分子(或者泛指生物分子)的行为相关的研究。尤其指那些揭示了蛋白质行为的研究:比如,结合了什么和什么,引发了某领域和某领域的运动,或是移动到了某某位置。”

“这种方法不同于另一种只是发现了某蛋白质是某种过程所需要的,却不知道它在该过程中究竟起到了什么作用的方法。比如你会发现如果你移除了某种蛋白质,细胞中的某个过程会被停止。这个信息对确定在该过程中谁起到关键作用是很有价值的,甚至可以帮助你筛选剔除参与疾病过程的蛋白质的候选药物,但我要说的是,最终你要搞清楚蛋白质到底做了什么,以及如何做的。换句话说,就是对机制的理解。”

“2015年诺贝尔化学奖颁与了DNA基因修复领域,这对于在该领域工作的科学家们是一个非常好的消息。我们管这个领域叫做‘基因保养‘领域,即科学家们的研究重点在于了解DNA是如何被保养的。我的课题组在研究DNA复制和修复领域十分活跃,这两个课题都是围绕着复杂的蛋白质机制与DNA相互作用的不同途径而开展的研究。”

“此次诺贝尔奖的另一个意义是,它标志着对经典的机械酶学的清晰认可:即使用生物化学,基因学和分子生物学的工具在分子水平了解蛋白质和酶是如何工作的。获奖的工作是在几十年前完成的。在当前这个时代,有时候很难说服资金机构,使他们相信使用传统的机械方法达到对机制和分子水平的理解对了解疾病机理以及设计策略开发新药和新疗法是多么地重要。”

Ben P. Stein 是《科学探索(Inside Science)》的总监,他自1991年起作为科技作家和编辑报道与物理相关的研究;他的twitter是@bensteinscience; Sara Rennekamp 是 《科学探索(Inside Science)》的新闻编辑。她的 twitter @SaraRoseHalley.


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