诺贝尔化学奖授予泛素调节蛋白质降解研究成果死亡标签解读.docx

1、诺贝尔化学奖授予泛素调节蛋白质降解研究成果死亡标签解读年诺贝尔化学奖授予泛素调节蛋白质降解研究成果“死亡标签”泛素年月日，瑞典皇家科学院宣布，将本年度诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆赫尔什科和美国科学家欧文罗斯，因为他们发现了泛素对蛋白质降解（死亡）的调节。 远离“热点”的一项研究 蛋白质是构成包括人类在内的一切生物的基础。近几十年来，生物学家在解释细胞如何制造蛋白质方面取得很多进展，但很少有人对蛋白质的降解问题感兴趣。然而切哈诺沃、赫尔什科和罗斯却把研究方向转到蛋白质的降解上，于上个世纪年代初发现了由泛素调节的蛋白质的降解。 实际上，人的很多疾病就是因为某些蛋白质降解过程不

2、正常导致。 犹如人的生老病死一样，细胞生产的各种蛋白质也会出现生死现象，否则就不可能维持正常的生理机能和生命现象。可是，细胞是怎样控制其生产的蛋白质走向死亡之旅的呢？ 切哈诺沃、赫尔什科和罗斯的研究发现，对错误或无用的蛋白质执行“死刑”，其中一个重要的程序，就是确认谁是要被“处死”（降解）的蛋白质，而泛素就是这样一种“死亡标签”，它被贴到哪种蛋白质上，哪种蛋白质就会死亡。 早在世纪年代，切哈诺沃、赫尔什科和罗斯这人就发现，细胞内蛋白质的降解，是通过一系列精心设计的程序进行的。在这个过程中，一些蛋白质被贴上“死亡标签”泛素，然后才被降解。这表明细胞有专门化的方式去除所不需要的蛋白质，而且泛素调节

3、蛋白质死亡是需要能量的。 泛素是由有个氨基酸组成的多肽，人们最早是在年从小牛的胰脏中分离出来的。研究人员最初认为它参与了白细胞的形成，但后来发现在不同的组织器官中都有它的身影，所以称其为泛素；只是后来发现它有调节蛋白质死亡的作用，才称它为“死亡标签”。 世纪年代，当大多数研究人员都聚焦蛋白质的合成时，赫尔什科把研究方向转向了非主流问题，即蛋白质是如何降解的。年，切哈诺沃和赫尔什科在访问罗斯时，在罗斯的美国费城实验室做了许多实验，他们人试图用层析法去除网状细胞萃取液中的血红蛋白，这时他们发现，萃取液分为两个部分，每个单独部分都处于静止状态。但将两部分重新融合在一起，便发现依靠细胞的供能物质三磷酸

4、腺苷（），蛋白质降解过程可以再次被启动。 “泛素多步骤贴标签”假说 根据上述研究，切哈诺沃、赫尔什科和罗斯认为，在细胞溶液中，有一个具有热稳定性的多肽是活跃的部分，这个多肽含有一个分子量为的分子，被命名为，意为一部分（溶液）中的活性因子，后来证明这个活性因子（即一种蛋白质）就是泛素。 后来，这位科学家在年发表两篇论文，进一步确认泛素的功能和作用：一是通过稳定的化学键，与萃取液中的各种蛋白质结合在一起；二是能与许多同类的目标蛋白质（比如，将要被执行“死刑”的蛋白质）联结在一起，当时他们把这种现象称为聚泛素。实际上，这种聚泛素反应，就是给将要降解的蛋白质贴上“死亡标签”；而某种蛋白质一旦被贴上“死

5、亡标签”，就会被引导到细胞的“垃圾桶”中被“处死”，就像一个人把自己计算机中不需要的文件删除到垃圾桶中一样。 然而，将泛素贴到目标蛋白质上需要能量，因为这涉及蛋白质的输送和一整套复杂的程序。 年，有种酶被发现，它们是、和。典型的哺乳动物体内都含有一种或数种不同的，几十种和几百种不同的；而才是决定细胞中哪一种蛋白质需要在蛋白酶体中被“处死”的决策者。根据这种酶的作用，切哈诺沃、赫尔什科和罗斯和他们的学生提出一个假说，“泛素多步骤贴标签”。后来的研究证明了这一假说。 蛋白质如何走向死亡之旅 在泛素调节蛋白质死亡的过程中，确实需要许多复杂的步骤。第一步是激活泛素分子，而这个激活过程就需要来自的能量；

6、激活后的泛素分子再被转运到不同的上，后者负责把泛素分子捆绑在需要降解的蛋白质上，但在这个过程中并不认识被指定要降解的蛋白质，真正对蛋白质操生杀大权的是，因为对要被降解蛋白的认定是由来完成的。这一过程是：在指引下，携带泛素分子接近所指定的蛋白质，这时就把泛素分子“捆绑”在所指定的蛋白质上。但是，这个过程是反复进行的。这样，被指定的蛋白质上就会贴上一批泛素标签，形成一个短短的泛素链。因为只有泛素分子达到一定的量才能起到标签作用，这时贴上了“死亡标签”的蛋白质，就会走向细胞中的“垃圾桶”蛋白酶体。 蛋白酶体在形状上如同一个桶，具有上下两个盖子。上面的盖子就是“垃圾桶”特定的“锁”，有了这把“锁”，就

7、能把细胞的其他部分挡在“垃圾桶”外，而泛素分子链则是开启这把“锁”的“钥匙”。就在泛素打开“锁”让指定蛋白质进入“垃圾桶”前的一瞬间，泛素马上脱离指定蛋白质。这样，退却的泛素便可重新被细胞利用。 进入“垃圾桶”的蛋白质，经过处理会分解成个氨基酸的短链，自此，蛋白质的降解过程完成。由于这个过程比较复杂，又涉及物质的运送，当然需要能量，这正好证明了位科学家最初发现的现象：细胞萃取液的两个部分融合时，便启动供能。 研究表明，通常一个人体细胞含有万个蛋白酶体，所以能大量降解不合格或身体不需要的蛋白质。 深刻理解泛素调节蛋白质降解 为进一步证明泛素调节蛋白质降解的作用，赫尔什科及其同事发明了一种免疫化学

8、方法，验证细胞确实在利用泛素系统分解错误的蛋白质。 今天人们已经知道，细胞中以上的新合成蛋白质是经过蛋白酶体降解的，因为它们没有通过细胞严格的质量检查。正如每种产品在出厂投放市场前，必须要经过严格的质量检查一样，不合格产品必须毁掉或重新回炉。 泛素调节蛋白质降解，与细胞分裂、修复有密切关系。如果细胞分裂和修复发生问题，就会发生子宫癌、囊性纤维肿瘤等疾病；而泛素调节蛋白质降解的原理，有助于人们理解这些疾病并开发治疗这些疾病的药物。目前，建立在这一研究成果基础上的一些药物已经问世，正等待美国食品和药物管理局审批。 相关链接 阿龙切哈诺沃今年岁，阿夫拉姆赫什科今年岁，都是以色列工学院的教授。欧文罗斯今年岁，目前任职于美国加利福尼亚大学欧文分校。 泛素调节蛋白质降解获得年的诺贝尔化学奖，这说明在今天的科学研究中，各个学科正在进一步交叉和结合，而生物学、生理学和化学的联姻，更是深入到了生命科学的核心。同时，基础生命科学的研究越来越受到广泛的重视，其对人类的健康和社会的发展更加具有重要的促进作用。年诺贝尔生理学或医学奖、化学奖均授予生命科学的基础研究成果，就是一个最好的说明。蛋白质女人