继基因革命而来的时髦新词是蛋白质学(PROTEOMICS)——研究从活细胞产生的蛋白质的多样性的学说。今年的诺贝尔化学奖颁发给三位研究人员——他们研制出了用于分析蛋白质的二项关键工具。

一半奖金颁发给了位于苏黎世的瑞士联邦技术研究所的库尔特 · 维特里希(Kurt Wüthrich)及美国加利福尼亚Scripps研究院,他们研发了核磁共振光谱测定技术来确定像蛋白质那样的生物大分子的三维结构。

弗吉尼亚联邦大学的约翰 · 芬恩(John Fenn)和日本京都岛津制作所的田中耕一(Koichi Tanaka)分享了另-半奖金。他们开创了应用质谱光谱测定法鉴定和分析蛋白质及其他大分子结构的技术。

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田中耕一

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库尔特 · 维特里希(左)约翰 · 芬恩(右)

诺贝尔委员会在宣告奖项时说:“对蛋白质作详细分析的能力使我们对生命的过程有了进一步理解。”

现在研究人员可以快速而简单地揭示出一件样本中所包含的不同种类的蛋白质,并可以确定溶液中蛋白质分子的结构形状。

化学家们多年来都是应用核磁共振和质谱光谱测定法来研究小分子的。但对生物学家来说,用同样的方法对付大分子和蛋白质的复杂结构却是个难题。

核磁共振通过将被测分子放在强磁场中,构成该分子的原子会吸收无线电波的特性来分析确定这个分子的三维结构。蛋白质分子由数千个原子组成,这意味着它们能产生极为混乱的核磁共振光谱。但是在80年代时,维特里希就表示通过其发明的称为有序分配的方法可能使核磁共振适用于分析蛋白质,该方法使他能够将每个无线电波吸收峰值与蛋白质中的单个氢原子配对。应用这种方法首次以蛋白质在人体中的存在形式——在溶液中——而不是以晶体形式来确定其结构。

质谱光谱测定仪根据分子大小来区分不同分子,这是一种极其灵敏的分析工具。芬恩和田中创造的方法是让负荷的蛋白质分子旋转,这样这些分子就能在电场中被加速并在质谱光谱测定仪中被检测到。田中的技术名为软激光解吸法,使用激光脉冲在固态或胶粘状的生物标本上击出物质。芬恩研发了另一种称作电喷雾电离的方法,应用电场使蛋白质溶液产生出精细的喷雾。

在南丹麦大学蛋白质交感实验室应用质谱光谱测定法研究生物结构的马赛厄斯 · 曼(MTTHIAS Man)曾是芬恩的博士生之一。他也十分欣喜地得知昔日导师获得了诺贝尔化学奖,曼说:“他在那么小的实验规模上研发出了新技术,当时许多人根本不相信他会成功。“

*大卫 · 亚当(David Adcm)是世界著名周刊——《自然》杂志的新闻和特写作家,关于更多的内容请参阅2002年10月17日《自然》杂志的新闻部分。有关诺贝尔物理、生理/医学奖的内容刊登在2002年10月10日杂志的新闻部分。

[Nature,2002年10月10日]