【免费领取100元体验金】佳人与九斗鱼合作送福利啦,点这里参与,即可领取100元体验金用于投资~
只为认真做自己

中国首次合成牛胰岛素却为何没获得诺贝尔奖?

原因只有一个,人工合成结晶牛胰岛素并不是革命性的进展,英国生物化学家桑格尔在蛋白质结构方面所做的基础性工作才是牛胰岛素得以合成的突破性科学成果,瑞典皇家科学院还是很识货的,除了爱因斯坦的相对论……

“中国人民从此站起来了”至今60年的辉煌历程里,在科技上唯一有可能获得诺贝尔奖的成果,是1965年上海的生物化学家们在世界上首次合成了牛胰岛素。

近年来还有一种说法很流行:因为诺贝尔奖只对个人,而当时中国政府强调是“集体智慧的结晶”,因此与诺贝尔奖失之交臂,事情果真如此吗?

牛胰岛素其实就是一种蛋白质。在研究生命物质的初期,化学家们注意到有一大类行为很特别的物质——加热后这些物质会从液态变为固态,但不发生可逆行为。常见的就是鸡蛋清。1777年,法国化学家马凯尔称它们为“蛋白性物质”。1839年,荷兰化学家莫尔德正式称它们为“蛋白质”。

自1820年后,化学家们通过不断努力,发现蛋白质分子是由不同的氨基酸分子以不同的排列方式组成的。常见的氨基酸有20种左右。

这些不同的氨基酸是如何组成蛋白质的呢?1945年,英国生物化学家桑格尔对这个问题着手进行了研究。直到1953年,他终于成功宣布破译了胰岛素的结构。这是第一次弄清楚一种重要的蛋白质分子的全部结构。此后,生物化学家们用桑格尔的方法分析了一个又一个蛋白质分子的结构。

搞清楚了组成蛋白质的氨基酸的排列顺序,就有可能让氨基酸“各就各位”,合成蛋白质分子。1953年,人工合成了第一个8个氨基酸的小蛋白质——催产素。此后,生物化学家们在蛋白质的合成上攻克了一个个难关。1965年,中国的生物化学家们首次合成了51个氨基酸的牛胰岛素,同年,国外也合成了胰岛素。1969年合成了124个氨基酸的核糖核酸酶,1970年,合成了188个氨基酸的人类生长激素。

如果把催产素、牛胰岛素等视为一种产品的话,正是由于知道了这些产品的“配方”,我们才有了制造这些产品的可能。因此,那率先发现产品“配方”的人,当然才是诺贝尔奖理所当然的获得者。事实也是这样,1958年,英国生物化学家桑格尔因为破译蛋白质分子结构的工作,获得了诺贝尔化学奖。(来源

延伸阅读:

对人工合成结晶牛胰岛素的回忆(节选)
        中国科学院院士 邹承鲁

  1958年是中国历史上一个令人难忘的年头。在热火朝天的“大跃进”的声浪中,我把自己对酶的兴趣暂且放在一边,参加了上海生物化学研究所牛胰岛素的人工全合成工作。选择胰岛素作为当时人工合成蛋白质的对象是有道理的,不仅仅因为胰岛素只有51个氨基酸,分子小,还因为它是当时唯一已知一级序列的蛋白质。其一级序列的测定工作刚刚由英国的F.Sanger完成不久,为此他获得了诺贝尔奖。
  现在常用的固相合成方法则是美国的Merrifleld在1963年首创的,并使他获得诺贝尔奖。可是在四十年前,蛋白质的合成,哪怕只是胰岛素这样一个小蛋白,都是件令人生畏的事。世界上首例多肽合成,是duVigneaud在1953年合成的一个八肽,催产素。这项工作使他获得了1955年的诺贝尔化学奖。到1958年,人工合成的最长的肽段是促肾上腺皮质激素的一个片段。更为困难的是,当时我国还没有多肽合成的经验,除了谷氨酸钠(味精)之外,我国甚至没有制造过任何氨基酸。实际上,这一项目确实也耗资巨大,如一位执异议者后来所言,所用去的化学溶剂之多,足以灌满一个游泳池。

      A链和B链的组合

  胰岛素是由两对二硫键联结的两条肽链组成的。除链间二硫键外,在A链上还有一对链内二硫键。因此,在工作初期,曾考虑了三种合成方案以供选择。其中最为现实可行的方案是分别合成A链和B链,然后通过巯基的氧化使两条链正确组合。当时我的任务是摸索胰岛素分子先经过还原、分离纯化之后的A链和B链是否能通过氧化重新组合形成天然的胰岛素分子。这一问题是胰岛素人工全合成成功的关键。而我有幸能和几位才华横溢的年轻人在一起工作。他们之中包括杜雨苍、许根俊、鲁子贤和张友尚等,现在他们都是卓有成就的科学家了。
  我们开始查阅文献时发现我们的前景并不乐观,国外许多人都曾尝试过把还原的胰岛素肽链重新组合,以期获得一定产率的天然胰岛素,而这些探索都无一例外地失败了,甚至有人报道说,对于部分还原的胰岛素而言,氧化会导致活力的进一步降低。当时除了像催产素这样的小肽以外,还没有一个含二硫键的蛋白能在还原后通过氧化而成功地再生。等到使Anfinsen获得诺贝尔奖的工作,即氧化被还原的核糖核酸酶肽链能得到活力恢复发表时,我们都已经由还原的胰岛素肽链得到相当产率的胰岛素了。Anfinsen的工作要容易得多,因为核糖核酸酶只有一条肽链;而胰岛素则是由两条肽链组成的,而两条肽链可以以任何比例组合,这就大大增加了问题的复杂性。我们那时没有被洋人的失败吓倒,反而迎难而上,着手分离A链和B链,然后试图使它们正确组合以形成天然的胰岛素。当年我才三十多岁,却是小组中最年长也是顾虑最多的人,而我那些年轻的同事们则不像我那样担心别人的失败,他们都有股“初生牛犊不畏虎”的劲头。为了氧化被还原的肽段,我们历经艰辛,最终发现了不使用氧化剂而使氧化反应在低温下由空气缓慢完成的方法。这使我们在很短的时间内取得了鼓舞人心的结果,获得10%的活力恢复!由于肽链能以不同比例组合,巯基间形成二硫键的可能性是数不胜数的,在理论上应该说是无穷的。因此我们所得的10%的产率大大超过了巯基间随机配对可能得到的产率。我们的结果暗示着胰岛素的天然结构是其所有可能结构中最稳定的一个。
  我们所得到的粗产物经进一步纯化和结晶,终于得到和天然胰岛素具有相同活力和晶型的晶体,胰蛋白酶水解物双向纸层析和电泳的结果进一步证实氧化后所得的胰岛素与天然胰岛素完全相同,上述这些重要的结果我们在1959年的秋天就得到了,但我们知道德国和英国的研究小组也在进行胰岛素合成的研究,很自然我们必须对我们的结果保密。同时由于“大跃进”的缘故,中国所有的学术刊物都被迫停刊,包括当时国内唯一用西文出版的刊物《中国科学》。再说,那个时代当然是不可能在国外发表论文的。直到1960年Dixon和Wardlaw在《NATURE》上发表论文,报道氧化被还原的肽链得到1—2%的胰岛素之后,我们才决定在《中国科学》发表我们的结果,第一篇论文发表在1961年10月《中国科学》恢复出版后的第一期上。同时我们一直在摸索进一步提高产率的条件。不久,我们把产率提高到了30%~50%!
  这些研究为胰岛素的最终全合成扫清了道路。胰岛素的合成是由三个单位协作完成的。上海生物化学研究所由钮经义和龚岳亭领导的小组负责B链的合成;上海有机化学研究所由汪猷领导的小组以及北京大学由邢其毅领导的小组共同负责A链的合成,两条链都是通过传统的片段缩合法合成的;我的小组负责两条肽链的组合。
  尽管当时已有了一些保护基团和去除这些基团的方法,但每种蛋白都有其独特的性质,具体问题需具体对待,因此肽链的合成远非是一种成熟的常规的技术,对活泼的侧链基团而言,必须小心地保护它们以防它们参与肽链的延伸反应而形成分叉的肽链。但在必要时,却又要去掉这些保护基团,才能成功地合成所需的胰岛素肽链。

      A链和B链的合成

   B链的合成以及由人工合成的B链与天然的A链构建成胰岛素首先获得成功,其结果在1964年发表。而A链的合成却遇到些麻烦,因此龚岳亭加入到上海有机化学研究所的小组中帮助解决问题。
  当我们通过小鼠惊厥实验证明纯化的人工合成胰岛素确实具有和天然胰岛素相同的活性时,那一刻真是令人终身难忘。这个最后进行的实验是在1965年的一个清晨进行的。只有与这个实验直接有关的人员才允许观察小鼠经受第一个人工合成蛋白质处理的反应,而其他关注此事的人只能在另一间屋子里焦急地等待。当注射了合成胰岛素的小鼠惊厥实验宣布成功时,那实在是一个无法用语言形容的激动人心的时刻。

     余波

   “文戈”初期,诺贝尔奖获得者Kendrew爵士来中国访问,他告诉我们,胰岛素人工合成的消息在英国电视的“黄金时间”中播出,上百万人观看了这条新闻。无疑,这是最为英国人所知的中国科学成就。1966年底,A.Tiselius访问了中国,他说:“你们能从书上学到原子弹的知识,但学不到人工合成胰岛素。”
  由A链和B链能成功地组合成胰岛素,并得到相当可观的产率,后来被国外其他从事胰岛素合成的实验室所证实,并应用到七十年代末由重组DNA技术得到的 A链和B链组合成完整的胰岛素分子的工业生产,所采用的基本上就是我们的方法。虽然胰岛素合成成功已经过去三十多年了,但我今天仍想强调,在合成的最后一步,在含有大量其他的因错误连接而产生的非胰岛素肽链的复杂混合物中,A链和B链能彼此识别并通过二硫键正确相连而组合成天然胰岛素分子,说明这两条肽链具有相互识别而正确配对的能力和专一性。可惜的是,在胰岛素合成完成二十年后,我们才得以进行这个对蛋白质折叠研究有着重要意义的理论问题的实验证明。(自《光明日报》 )



 

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

您可以使用这些HTML标签和属性: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

插入图片
▲回顶部