三位荧光蛋白研究先驱获诺贝尔化学奖

　　读剑桥时发明有机染料

　　在剑桥大学读研究生时，钱永健发明出一种更好的染料，可追踪细胞内的钙水平。

　　钙在多种生理反应中扮演关键角色，包括神经冲动调节、肌肉收缩、受精作用等。不过，计量细胞内钙水平的方法当时还相当原始，需要穿透细胞壁注射钙结合蛋白，这种方法通常会毁坏研究细胞。

　　钱永健利用化学技术发明出有机染料，与钙质结合时会戏剧性地改变荧光。

　　此外，钱永健还找到了为钙质“上妆”的方法，使染料无需注射即可穿透细胞壁。

　　1981年，钱永健来到加州大学伯克利分校，并在这里工作8年，成为大学教授。1989年，钱永健将他的实验室搬到加州大学圣迭戈分校，现在他是该校的药理学教授以及化学与生物化学教授。

　　荧光蛋白带来灵感

　　上世纪90年代初，水母身上的一种绿色荧光蛋白给了钱永健灵感。

　　他改造绿色荧光蛋白，通过改变其氨基酸排序，造出能吸收、发出不同颜色光的荧光蛋白，其中包括蓝色、黄色、橙色、红色、紫色等。科研人员使用光学显微镜，就可轻松确认基因或蛋白质活动的时间和位置。通过给两种不同蛋白打上不同颜色的荧光标记，钱永健还找到监测两种蛋白质相互作用的方法。

　　这一技术被称为“为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。”而他对于自己的功绩却这样表示：“我只是将一本晦涩的小说变成了一部通俗的电影而已。”

　　钱永健说：“整体而言，荧光蛋白对生物学许多领域产生巨大影响，因为它让科研人员把基因和他们所见到的细胞或器官内情况直接联系起来。”

　　对于自己的创造性想法，钱永健把它归功于自己感性的一面，“我喜欢色彩”。钱永健相信，正是他艺术的感性与科学的直觉一起，才让他在细胞生物及神经生物方面做出了如此革命性的贡献。

　　希望为攻克癌症献力

　　获奖之后，钱永健谈到将来目标，表露出自己希望为攻克癌症贡献力量的愿望。

　　他不久前瞄准癌症成像和治疗，与同事研制出U形缩氨酸，用于承载成像分子或化疗药物。

　　U形缩氨酸可成为某些蛋白酶和蛋白裂解酶的底物，这些酶从癌细胞中渗出，却极少出现在正常细胞中。

　　当蛋白酶穿透U形缩氨酸底部时，U形缩氨酸的双臂会分离，其中一支臂拖住有效载荷部分进入隔壁细胞。

　　“我一直想在临床方面做一些与我事业相关的事，”钱永健说，“如果可能的话，癌症就是终极挑战。”

　　曾获多个重要奖项

　　钱永健1995年当选美国医学研究院院士，1998年当选美国国家科学院院士和美国艺术与科学院院士。

　　钱永健获得了许多重要奖项，包括：1991年，帕萨诺基金青年科学家奖;1995年，比利时阿图瓦-巴耶-拉图尔健康奖;1995年，盖尔德纳基金国际奖;1995年，美国心脏学会基础研究奖;2002年，美国化学学会创新奖;2002年，荷兰皇家科学院海内生物化学与生物物理学奖;2004年，世界最高成就奖之一以色列沃尔夫奖医学奖。

　　专家解读

　　现代生物学的“北斗星”

　　在没有导航设备的古代，人们走夜路往往需要依靠北斗星判断方向。绿色荧光蛋白正是生物化学中的“北斗星”。在它的指引下，科学家在21世纪初深入大片未知的科学处女地，成果层出不穷。

　　将“死物学”变成“生物学”

　　20世纪，生物学先后出现两次革命：一是生物化学奠基，二是传统基因学与核酸学结合，形成现代基因组学。但这两门学科都面临一个重大难题——缺少跟踪活体细胞内部和外部分子实时变化的办法。绿色荧光蛋白的出现，解决了这个难题。

　　“他们的工作将一部分‘死物学’变成‘生物学’了。”谈到2008年度诺贝尔化学奖三位得主的贡献时，北京大学生命科学学院院长、北京生命科学研究所学术副所长饶毅教授如是说。

　　饶毅解释说，生物学有些现象只能在打碎细胞以后才能做，而下村修、钱永健和马丁·沙尔菲发明的用荧光分子标记其他分子的方法，使科学家们能在活细胞、活生物上直接观察一些生物现象。所以，可以说是把一些“死物学”变成了真正的“生物学”。

　　中国科学院理化技术研究所研究员汪鹏飞介绍，绿色荧光蛋白在医学和生物化学方面得到了广泛的应用，它能够使人们直接看到细胞内部的运动情况。在任何指定的时间我们都可以轻易地找出绿色荧光蛋白在哪儿：你只需要用紫外光去照射，这时所有的GFP都将发出鲜艳的绿色。绿色荧光蛋白特别突出的应用是在癌症研究的过程中，用荧光蛋白对肿瘤细胞标记使得科学家们能够观测到肿瘤细胞的成长、入侵、转移和新生等具体的过程。

　　可应用于军事及日常生活

　　汪鹏飞介绍说，钱永健发明的荧光探针技术不仅可用于生物医学领域，在其他领域也有极为重要的意义，如环境污染的实时监控、食品安全等。应该说这些看似深奥的研究工作与普通老百姓的日常生活息息相关，比如说，如果目前有一种便宜的荧光试剂或试纸，能快速、灵敏地检测出三聚氰胺，老百姓就可以在家里放心食用奶制品了。再比如，我们可以设计一种对某种糖类具有特殊识别性能的荧光探针，可以用来快速、方便地检测人体唾液中糖的含量，这样糖尿病患者就可以很方便地控制自己的饮食。

　　据介绍，这项技术还可以应用于军事领域，例如通过观察海洋动物发光的突然爆发，可以用来判别水下军事设施等。在生化分析方面，利用生物发光现象可以用来检测超微量钙的存在。

　　“总而言之，本次诺贝尔化学奖得主的工作不但在科学上对化学、生物学、医学等领域具有重要的意义，而且也与人们的日常生活密切相关，对于提高人类的生活品质以及进一步改善人类的健康有十分重要的意义。”汪鹏飞说。

　　“我希望三位获奖者能多和中国科学界进行学术交流。”饶毅说，“沙尔菲教授今年早些时候来中国访问过，在北京生命科学研究所作过学术报告。我前两天刚刚邀请年逾八十的下村修来中国访问，他当时同意明年来北京大学讲学。”

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