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女性科学家再获诺奖!三人因酶催化研究分享诺奖

时间:2018-10-05 02:09 来源: 作者:

10月3日17时45分许,2018年诺贝尔化学奖授予美国化学家弗朗西斯·阿诺德(Frances Arnold),美国化学家乔治·史密斯(George Smith)和英国化学家格雷格·保罗·温特(Gregory Paul Winter),表彰他们在酶的定向进化,以及多肽与抗体相关的噬菌体展示技术领域作出的杰出贡献。

女性科学家再获诺奖!三人因酶催化研究分享诺奖

弗朗西斯·阿诺德(Frances H. Arnold)美国加州理工学院化学工程系教授,她开创了定向进化的方法,以创造有用的生物系统,包括酶,代谢途径,基因调控回路和生物体。

定向进化(directed evolution)是一种用于蛋白质工程的方法,它通过模拟自然选择过程,使蛋白质或核酸按照我们希望的方式进化。其步骤包括使基因经历诱变(产生变体)、选择和扩增。 它可以在活细胞体内或是体外(在溶液或微滴中)进行。 定向进化既可以作为一种设计修饰蛋白质的替代方法用于蛋白质工程,也能够用于在受控的实验室环境中对基本进化原理的研究。定向进化主要作用有:提高高温或苛刻条件溶剂中的蛋白质稳定性、提高治疗性抗体的结合亲和力和新设计酶的活性、改变现有酶的底物特异性。这也是目前改善蛋白质性能最有前途的方法。

乔治·史密斯(George P. Smith)于1941出生于康涅狄格Norwalk。1970年获得哈佛大学细菌学和免疫学博士学位。1975年在堪萨斯大学担任助理教授,此后晋升为教授。他发表的论文包括抗体结构和进化,重复DNA序列、基因组学和生物学的进化丝状噬菌体。

格雷格·温特(Gregory Winter),英国生物化学家,治疗性单克隆抗体的先驱。他发明了“拟人化”和全拟人化的噬菌体展示技术,以及用于治疗用途的抗体的相关技术。他任职于英国剑桥大学分子生物学实验室(LMB)。

温特最重要的成就之一是他成功地在试管中直接开发“人源”抗体,而不需要杂交瘤和实验动物免疫。他体外生产抗体的新技术为开发新的诊断程序和治疗方案铺平了道路,并且沿着这些路线已经开始了若干成功的临床试验。

噬菌体展示技术(phage display technology)是将外源蛋白或多肽的DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置,使外源基因随外壳蛋白的表达而表达,同时,外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术。

1985年,George P Smith第一次将外源基因插入丝状噬菌体f1的基因Ⅲ,使目的基因编码的多肽以融合蛋白的形式展示在噬菌体表面,从而创建了噬菌体展示技术。该技术的主要特点是将特定分子的基因型和表型统一在同一病毒颗粒内,即在噬菌体表面展示特定蛋白质,而在噬菌体核心DNA中则含有该蛋白的结构基因。另外,这项技术把基因表达产物与亲和筛选结合起来,可以利用适当的靶蛋白将目的蛋白或多肽挑选出来。

郭浩 本文来源:《科学美国人》中文版《环球科学》 责任编辑:郭浩_NT5629