2008诺贝尔化学奖

2008年度诺贝尔化学奖瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会于当地时间2008年10月8日11时45分左右(北京时间10月8日17时45分左右)宣布，将2008年度诺贝尔化学奖授予美国华裔化学家钱永健，以及美国科学家Osamu Shimomura和MartinChalfie。

钱永健，华裔化学家，美国科学院院士、医学院院士，美国加州大学圣迭戈分校化学及药理学两系教授，中国著名科学家钱学森的堂侄。

他发明多色莹光蛋白标记技术，为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。

生物发光现象，下村修和约翰森半个世纪以前就有人研究。

萤火虫发荧光，是由荧光酶（luciferase）作为酶催化底物分子荧光素（luciferin），有化学反应如氧化，以后产生荧光。

而蛋白质本身发光，无需底物，起源是下村修和约翰森的研究。

下村修和约翰森用过几种实验动物例如学名为Aequorea victoria的水母进行研究。

1962年，下村修和约翰森等在《细胞和比较生理学杂志》上报道，他们分离纯化了水母中发光蛋白水母素。

1963年，他们在《科学》杂志报道钙和水母素发光的关系。

其后Ridgway和Ashley 提出可以用水母素来检测钙浓度，创造了检测钙的新方法。

钙离子是生物体内的重要信号分子，水母素成为第一个有空间分辨能力的钙检测方法，是目前仍用的方法之一。

钱永健是和下村修研究相关的一位重要科学家。

他在成像技术中，有两项重要工作都与下村修有一定关系。

一项是钙染料。

1980年钱永健发明检测钙离子浓度的染料分子，1981年改进将染料引入细胞的方法，以后发明更多、更好的染料，被广泛应用。

检测钙的方法有三种：选择性电极、水母素、钙染料。

在钱永健的钙染料没有出现以前，具有空间检测能力的只有水母素，但当时水母素需要注射到细胞内，应用不方便，而钱永健的染料可以通透到细胞里面去。

水母素和钙染料各有优缺点，目前用染料的人多。

钱永健还发明了多种染料用于研究其他分子。

钱永健的第二项工作是GFP。

生理 活 动 ； 二把 荧 光化 合 物 特 别 是标 记 了荧 光 化 合 物 第 的蛋 白注射 到 细胞 内 ， 要 特 别 的设 备 和 专 业 训 练—— 需 微注 射 ； 三 即使 荧 光化 合 物 无 毒 ， 有微 注射 的条 件 ， 第 也
每研 究 一 种 蛋 白， 必 须 先 分 离 蛋 白 ， 后 找 到 标 记 荧 就 然
突 出成 就 而获 得 ２ ０ ０ ８年 度诺 贝 尔化 学 奖 。笔者 拟 对绿 色 荧光 蛋 白的研 究历程 以及应 用领 域 做 一些粗 浅 介绍 。 ２０ ０ ８年 １ ０月 ８日 ， 典 皇 家科 学 院诺 贝 尔 奖 委 员 瑞
会将 ２ ０ ０ ８年 度诺 贝 尔化 学 奖授 予 １ 美 国科 学 家 下 村 ３裔 修 （ ａ ｈｍｏ ｒ ） 美 国 科 学 家 马 丁 ・查 尔 非 Ｏｓｍｕ Ｓ ｉ ｍｕ ａ 、 （ ｒｉ ｈ ｌｉ） 以及 美 国 华 裔 科 学 家 钱 永 健 （ ｇ ｒ Ｍａ ｔ Ｃ ａｆｅ ， ｎ Ｒｏ ｅ 瑞 舍 一气 之下 ， 开 了科 学 界 ， ＧＦ 离 将 Ｐ的 ｃ ＤＮＡ 送 给 了 几 个 实验 室 。很 多 人 尝 试 用 ＧＦ Ｐ的 基 因来 表 达 蛋 白 ，
水母 上分 离 出来 的 ＧＦ Ｐ基 因可 以在 其 他 物 种 上 表 达 ， 正确 地折 叠 ， 出 荧 光 。 这 些 研 究 成 果 为 ＧＦ 发 Ｐ在 生 物
学研 究 上 的使用 ， 奠定 了基 础 。 当时如 果要 研 究活 体 生 物 中 的 生命 活 动 ， 以采 用 可
的编 码 区 ， 将它 克 隆 到 表 达 载 体 中 ， 过 ｕＶ 或 蓝 光 激 通
发 ， 大肠 杆菌 和线 虫 细胞 内均 产 生 了很 美 妙 的绿 色 荧 在 光 。这才 是 ＧＦ Ｐ作 为 荧 光 指 示 剂 的真 正 突 破 ， 章 发 文 表在 Ｓ ｉｎ ｅ杂志 上 。这 个实 验 的 重要 意 义 是证 明 了从 ｃｅ ｃ

1955年Davenport和Nicol发现水母可以发绿光，但不知 其因。在1962 年下村修和约翰森在那篇纯化水母素的文 章中，有个注脚，说还发现了另一种蛋白，它在阳光下 呈绿色、钨丝下呈黄色、紫外光下发强烈绿色。其后他 们仔细研究了其发光特性。1974年，他们纯化到了这个 蛋白，当时称绿色蛋白、以后称绿色荧光蛋白GFP。 Morin和Hastings提出水母素和GFP之间可以发 生能量转 移。水母素在钙刺激下发光，其能量可转移到GFP，刺 激GFP发光。这是物理化学中知道的荧光共振能量转移 (FRET)在生物中的发现。 下村修本人对GFP的应用前景不感兴趣，也没有意 识到应用的重要性。他离开普林斯顿到 Woods Hole海洋 研究所后，同事普腊石(Douglas Prasher)非常感兴趣发 明生物示踪分子。1985年普腊石和日裔科学家Satoshi Inouye独立根据蛋白质顺序拿到了水母素的基因（准确 地说是cDNA）。1992年，普腊石拿到了GFP的基因。有 了cDNA，一般生物学研究者就很 好应用，比用蛋白质方 便多了
时年80岁高龄的下村修获悉 自己获得诺贝尔化学奖后，在 美国的家中接受日本媒体采访 时说：“有传言说是生理学或 医学奖，我本以为得化学奖的 可能性为零。昨天几位日本人 获物理学奖是当之无愧，我获 奖只是偶然的幸运 。
他和同事每年夏天都到星期五 港湾收集水母，19年间收集 了大约85万只水母，这一工 作一直持续到1980年。
下村修和约翰森用过几种实验动物，和本故事相关的是学名 为Aequorea victoria的水母。1962年，下村修和约翰森等在 《细胞和比较生理学杂志》上报道，他们分离纯化了水母中 发光蛋白水母素。据说下村修用水母提取发光蛋白时，有天 下班要回家了，他把产物倒进水池里，临出门前关灯后，依 依不舍地回头看了一眼水池，结果见水池闪闪发光。因为水 池也接受养鱼缸的水，他怀疑是鱼缸成分影响水母素，不久 他就确定钙离子增强水母素发光。1963年，他们在《科学》 杂志报道钙和水母素发光的关系。其后Ridgway和Ashley 提 出可以用水母素来检测钙浓度，创造了检测钙的新方法。钙 离子是生物体内的重要信号分子，水母素成为第一个有空间 分辨能力的钙检测方法，是目前仍用的方法之一

他在接受《圣迭哥联盟论坛报》采访时这样评价钱永健：“他拥有世界上最美丽的大脑，不仅因为他能够深入思考如何填补已知科学领域的空白，更因为他知道如何发现新问题。

他挖掘得很深，理解问题又快，还擅长把问题的各部分统一起来看，发现新的研究工具，以此帮助其他科学家挖掘其它新问题。

”对此，钱永健谦虚地强调自己并不是荧光蛋白的发现者，“我只是那一个制造工具的人。

”曾几度“转向”最终回归化学钱永健因为其在荧光蛋白研究领域的成果，被授予诺贝尔化学奖。

其实，兴趣广泛的他，并非从一开始就选择了这条道路。

钱永健是一个拥有广泛兴趣的人。

因为气喘，小时候只能待家里，由于对化学的爱好，于是他就在自家的地下室，搭起自己的“小化学实验室”，摆弄瓶瓶罐罐。

16岁时，钱永健还获得西屋科学天才奖，当时他研究的是如何将金属融进硫氰酸。

这个“西屋科学天才奖”是全美最久远，也是最负盛名的科学类比赛，获奖者经常被看作是“小诺贝尔获得者”。

之后，他又通过获得的西屋奖学金，进入哈佛大学念书。

虽然成绩出色，但钱永健也有过对化学厌倦的时刻。

在哈佛大学求学时，他就对呆板的课程设置颇为不满，所以自己上了不少钢琴课。

而在剑桥大学继续深造时，他想做一些更有意思的事，所以从化学转到了分子生物学，又转到了海洋学。

“我总有一些关于在蓝色大海上航行的梦想，但是结果表明，我的工作和这个美梦无关。

我的研究包括测量海湾的石油污染状况。

最后，我终于明白，我根本不关心藻海的深度问题。

”于是，钱永健又从海洋学转到了生理学，并获得博士学位。

当时，他的研究主要侧重于人脑，这对于他来说更有研究的乐趣。

在钱永健看来，人脑是一部让人心醉的织布机，“它需要更为熟练、更为精细、更有创造性的方法把碎片拼织起来。

”此后，他又“回归”化学，开始了自己对于绿色荧光蛋白的研究之路。

对自己的癌症研究充满信心美国国家幼儿健康与人类发展学会的细胞器生物学负责人杰尼佛说：“钱永健有巨大的影响，正是他，展示了以绿色荧光蛋白为基础的反应物的一系列应用可能，并且方便这一切在生物学界的使用，钱博士对于细胞生物的发展起到了至关重要的影响。