生物化学家埃德蒙德·费舍尔因揭示细胞调节机制而获得诺贝尔生理学或医学奖。
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埃德蒙 · 费舍尔(Edmond Fischer)率先发现了蛋白质可逆磷酸化过程,而细胞的大部分活动均由该过程调节。蛋白激酶和蛋白磷酸酶既可将磷酸盐附着在蛋白质上,也可将其从蛋白质上去除。这种简单的修饰可从多方面改变蛋白质的功能,如开启或关闭它们的活动,诱导它们与其他蛋白质相互作用,或触发它们从一个亚细胞室转移到另一个亚细胞室。凭借这一重大发现,费舍尔与其合作者埃德温 · 克雷布斯(Edwin Krebs)赢得了1992年诺贝尔生理学或医学奖。
费舍尔享年101岁,在其漫长的一生中,他见证了自己的发现拯救了无数的生命。人类细胞含有超过500种蛋白激酶和近200种蛋白磷酸酶,它们作用于数千种蛋白质。激酶和磷酸酶的突变或过量分泌会诱发癌症和其他疾病。伊马替尼(Imatinib)是第一种针对特定蛋白激酶开发的药物,在1998年进入临床试验后不久,就将慢性髓系白血病从一种快速致命的疾病转变为可控疾病。蛋白激酶已经成为制药行业最常见的药物靶点。21世纪以来,已有70多种激酶抑制药物获得批准,从而改变了许多癌症的临床治疗方式和效果。
1920年,费舍尔出生于中国上海。七岁时,费舍尔被送到瑞士接受教育。第二次世界大战期间,他在日内瓦大学学习化学和生物学,并于1947年获得博士学位,致力于研究一种能降解淀粉和糖原等葡萄糖聚合物的消化酶——α-淀粉酶。
1953年,费舍尔来到美国,在加州理工学院开始从事博士后研究。出人意料的是,华盛顿大学西雅图分校给他提供了一个生物化学助理教授的职位。西雅图让他想起了瑞士,所以他欣然接受并在那里度过了一生。在西雅图,费舍尔开始与年轻教师克雷布斯合作,而克雷布斯此前曾在华盛顿大学与科里(Cori)夫妇共事。科里夫妇因发现糖原代谢酶磷酸化酶而荣获1947年诺贝尔生理学或医学奖。磷酸化酶可将储存在肌肉和肝细胞中的葡萄糖释放出来,为身体提供能量。他们发现肌磷酸化酶有两种形式,并分别将其命名为a和b。b型需要代谢物腺苷酸才能产生活性,而a型则不需要,后者可以通过细胞提取物中的酶活性转化为b型。为什么会存在这种差异还不得而知。
费舍尔和克雷布斯决定寻根究底,并在18个月内取得了成功。他们发现磷酸化酶激酶(一种之前未知的酶)通过将磷酸盐从代谢物三磷酸腺苷(ATP)转移到磷酸化酶,将磷酸化酶b转化成了a。他们还发现,将磷酸化酶a转化为b的细胞提取酶通过释放磷酸盐逆转了这一过程,因此他们将其命名为磷酸盐释放酶。磷酸化酶激酶是由同样会引发肌肉收缩的钙离子激活的。这就解释了当肌肉活动时,糖原如何被调动起来以提供葡萄糖作为能量。
后来有研究发现,癌症通常是因蛋白激酶发生突变引起,此时蛋白激酶将磷酸盐附着在氨基酸酪氨酸上。费舍尔通过从酪氨酸中释放磷酸盐来对抗这一突变过程。20世纪80年代中后期,他的团队确定了一个全新磷酸酶家族的最初几个成员。其中一种就是PTEN,它是由一种基因编码的。其他人后来发现这种基因在癌细胞中通常是“沉默”的。阿培利司(Alpelisib)是一种关闭抑制PTEN活动的激酶药物,于2019年获准用于治疗乳腺癌。
费舍尔在其他方面同样颇具天赋。他在钢琴方面也很有天赋,学生时代就曾在日内瓦音乐学院接受6年的训练,并梦想成为一名职业音乐家。他对历史和美术怀有浓厚的兴趣,并拥有渊博的知识。他热爱绘画,常在自己的作品署上母亲的名字“Tapemoux”。60岁时,他购买一架飞机并取得了飞行员证,这样就可以在周末更快地到达洛佩斯岛,并一直飞行到80岁。他一直工作到生命的最后一刻,生前是最长寿的诺贝尔奖得主。
资料来源 Nature