97諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)名人堂 1968:尼倫伯格 馬歇爾·沃倫·尼倫伯格(Marshall Warren Nirenberg,1927.4.10-2012.1.15),美國(guó)生物化學(xué)家、遺傳學(xué)家,他破譯了生命的遺傳密碼,闡明了它們?cè)诘鞍踪|(zhì)合成中的作用。 美國(guó)生物化學(xué)家尼倫伯格 尼倫伯格出生于美國(guó)紐約市的布魯克林,1939年全家移居到佛羅里達(dá)州的奧蘭多。他從小就對(duì)自然界感興趣,善于觀察周圍的植物、昆蟲(chóng)和鳥(niǎo)類,還將觀察到的現(xiàn)象認(rèn)真記錄在本子上。1945年,他考入佛羅里達(dá)大學(xué)動(dòng)物學(xué)專業(yè),1948年獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。此后他先后作為生物學(xué)教學(xué)助理和營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室研究助理工作了兩年,于1950年開(kāi)始讀研究生,1952年獲佛羅里達(dá)大學(xué)動(dòng)物學(xué)碩士學(xué)位。除了動(dòng)物學(xué),他還對(duì)生物化學(xué)充滿了興趣,因此進(jìn)入密歇根大學(xué)生物化學(xué)系跟隨霍格進(jìn)行博士階段的學(xué)習(xí),主要研究腹水腫瘤細(xì)胞攝取己糖的機(jī)制。1957年,他獲得了密歇根大學(xué)生物化學(xué)博士學(xué)位。 博士畢業(yè)后,美國(guó)癌癥學(xué)會(huì)給尼倫伯格頒發(fā)了博士后獎(jiǎng)學(xué)金,使他得以進(jìn)入位于馬里蘭州貝塞達(dá)斯的美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIK)的關(guān)節(jié)炎、代謝和消化疾病研究所進(jìn)行博士后研究。1960年,他轉(zhuǎn)入NIK酶代謝研究部工作,并在NIK一直工作到退休。 進(jìn)入六十年代,生物化學(xué)領(lǐng)域中突出的課題是遺傳密碼問(wèn)題。沃森和克里克等人已經(jīng)明確了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),而且對(duì)形成蛋白質(zhì)的主要機(jī)制也已有所認(rèn)識(shí)。沿著DNA鏈的三種核苷酸的每一組合對(duì)應(yīng)著一種特定的氨基酸,它借助于信使RNA(mRNA)、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)和核糖核蛋白體進(jìn)入蛋白質(zhì)鏈中一定的位置,這已經(jīng)得到了證實(shí)?,F(xiàn)在的問(wèn)題是:哪一個(gè)DNA三聯(lián)體相應(yīng)于哪一個(gè)氨基酸? 這是一個(gè)充滿了挑戰(zhàn)性的課題,極大地激起了對(duì)DNA、RNA和蛋白質(zhì)合成有著極大興趣的尼倫伯格的求知欲。他抖擻起精神,收集了大量的相關(guān)資料,全身心投入到關(guān)于遺傳密碼的研究之中。他要搞清楚究竟是DNA還是RNA指導(dǎo)了蛋白質(zhì)的合成?他制備了大腸桿菌的無(wú)細(xì)胞體系,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間保溫后可破壞體系中原有的DNA和RNA,為保證沒(méi)有DNA還專門(mén)添加了DNA酶。之所以要除去DNA和RNA,是因?yàn)橐?yàn)證人工合成的、明確其序列的多聚核苷酸能合成什么樣的多肽,如果原有的DNA和RNA不清除干凈會(huì)影響這個(gè)實(shí)驗(yàn),以至于最后弄不清楚新合成的多肽是原有的DNA或RNA指導(dǎo)合成的,還是由人工合成的多聚核苷酸指導(dǎo)合成的。清除了原有的DNA和RNA后,再分別加入DNA和RNA,結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有RNA可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成,DNA沒(méi)有這個(gè)功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常清楚地回答了尼倫伯格的疑問(wèn):是RNA指導(dǎo)了蛋白質(zhì)的合成! 莫桑比克(2010):1968年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者尼倫伯格,郵票主圖為尼倫伯格正在做實(shí)驗(yàn) 尼倫伯格在此基礎(chǔ)上又制定了下一步的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃:將已知序列的RNA加入到無(wú)細(xì)胞體系,指導(dǎo)合成由特定氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì),然后根據(jù)氨基酸的類型就可確定相應(yīng)的遺傳密碼了。1961年,他的研究有了突破。他利用合成的RNA作mRNA,這種合成的RNA是按奧喬亞的方法構(gòu)成的,它只有一種核苷酸,尿嘧啶核苷酸,因此其結(jié)構(gòu)為多聚U(…UUUUUU…),其中唯一可能的核苷酸三聯(lián)體是UUU,當(dāng)它形成只含有苯丙氨酸這種氨基酸時(shí),顯然UUU就與苯丙氨酸相對(duì)應(yīng),說(shuō)明UUU代表了苯丙氨酸的遺傳密碼。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不但確定了密碼“詞典”中的第一個(gè)遺傳密碼,還為存在mRNA提供了第一個(gè)證明。 尼倫伯格將實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫(xiě)成了論文,并將論文遞交給1961年8月在莫斯科召開(kāi)的國(guó)際生物化學(xué)大會(huì)。大會(huì)組織者邀請(qǐng)尼倫伯格在一個(gè)很小的分會(huì)場(chǎng)做報(bào)告,那天報(bào)告廳里前來(lái)聽(tīng)他報(bào)告的科學(xué)家不超過(guò)30人,所幸有一位科學(xué)家認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)成果的重要性,會(huì)后立即將尼倫伯格的報(bào)告內(nèi)容向大會(huì)組織者之一的克里克作了匯報(bào)??死锟寺?tīng)了匯報(bào)后,立即邀請(qǐng)尼倫伯格于次日在一個(gè)可容納一千多人的報(bào)告廳里重復(fù)這個(gè)報(bào)告。 第二天,大報(bào)告廳里坐滿了前來(lái)聽(tīng)報(bào)告的科學(xué)家,尼倫伯格的講述在現(xiàn)場(chǎng)引起了巨大的轟動(dòng),同行們對(duì)此給予了高度評(píng)價(jià),一些媒體也紛紛報(bào)道遺傳密碼被破譯的事情,當(dāng)年的《美國(guó)科學(xué)院院刊》也隨即刊發(fā)了這個(gè)成果。其他生物化學(xué)家受尼倫伯格的鼓舞,紛紛加入這一場(chǎng)探索,相繼確定了別的三聯(lián)體和各氨基酸之間的關(guān)系。不到十年,整個(gè)密碼“詞典”就完成了。 尼倫伯格在破譯遺傳密碼方面所做的具有開(kāi)拓性的工作,被認(rèn)為是20世紀(jì)60年代分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的一項(xiàng)重大成就,他因此被稱為“遺傳密碼之父”。1968年,他和科拉納、霍利一起獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)。獲獎(jiǎng)后,尼倫伯格將目光轉(zhuǎn)向了神經(jīng)生物學(xué)的研究,發(fā)表了70多篇論文,又取得一系列的成果。他不但是一名偉大的科學(xué)家,還是一個(gè)滿懷社會(huì)責(zé)任的人,充分利用自己的聲望積極參加各種社會(huì)活動(dòng),呼吁科學(xué)家們多承擔(dān)社會(huì)責(zé)任。他先后加入了幾十個(gè)科學(xué)團(tuán)體,警告核軍備競(jìng)賽的瘋狂后果,通過(guò)公共媒體來(lái)鼓勵(lì)科學(xué)文化。 尼倫伯格是美國(guó)科學(xué)院院士和美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院院士。除了諾獎(jiǎng)外,他還獲得過(guò)許多其他科學(xué)獎(jiǎng)勵(lì),如美國(guó)科學(xué)院分子生物學(xué)獎(jiǎng)、美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)、蓋爾德納基金會(huì)國(guó)際獎(jiǎng)、富蘭克林獎(jiǎng)?wù)隆⒒艟S茨獎(jiǎng)和拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。2010年1月15日,他因腫瘤在紐約的家中逝世,享年82歲。 作者簡(jiǎn)介 王平,南京醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)史研究中心客座教授,中華醫(yī)學(xué)集郵研究會(huì)副會(huì)長(zhǎng)。 YIXUELISHI 微信號(hào)|yixuelishi 醫(yī)學(xué)的歷史與文化 |
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