2018諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉！

近日，瑞典皇家科學(xué)院決定將2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)一半頒給Frances H Arnold，獎(jiǎng)勵(lì)她實(shí)現(xiàn)了酶的定向演化;另一半頒發(fā)給George P Smith和Gregory P Winter，獎(jiǎng)勵(lì)他們實(shí)現(xiàn)了多肽和抗體的噬菌體呈現(xiàn)技術(shù)。

　　美國人弗朗西斯·阿諾德生于1956年，目前是加州理工學(xué)院化學(xué)工程、生物工程和生物化學(xué)領(lǐng)域的教授。1979年，阿諾德畢業(yè)于普林斯頓大學(xué)，之后在加州大學(xué)伯克利分校獲得化學(xué)工程博士學(xué)位。

　　阿諾德的研究領(lǐng)域包括是綠色化學(xué)和替代能源，例如開發(fā)高活性酶和微生物，將可再生生物轉(zhuǎn)化為燃料和化學(xué)品。她開創(chuàng)了定向進(jìn)化的方法，以創(chuàng)造有用的生物系統(tǒng)，包括酶，代謝途徑，基因調(diào)控回路和生物體。此外，她也是多項(xiàng)專利的共同持有者。

　　定向進(jìn)化(directed evolution)是一種用于蛋白質(zhì)工程的方法，它通過模擬自然選擇過程，使蛋白質(zhì)或核酸按照我們希望的方式進(jìn)化。其步驟包括使基因經(jīng)歷誘變(產(chǎn)生變體)、選擇和擴(kuò)增。它可以在活細(xì)胞體內(nèi)或是體外(在溶液或微滴中)進(jìn)行。定向進(jìn)化既可以作為一種設(shè)計(jì)修飾蛋白質(zhì)的替代方法用于蛋白質(zhì)工程，也能夠用于在受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對(duì)基本進(jìn)化原理的研究。定向進(jìn)化主要作用有：提高高溫或苛刻條件溶劑中的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、提高治療性抗體的結(jié)合親和力和新設(shè)計(jì)酶的活性、改變現(xiàn)有酶的底物特異性。這也是目前改善蛋白質(zhì)性能最有前途的方法。

　　值得一提的是，阿諾德是第五位獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的女性。此前獲獎(jiǎng)的女性包括居里夫人母女，以及在1964年得獎(jiǎng)的英國科學(xué)家霍奇金(Dorothy Crowfoot Hodgkin)和2009年得獎(jiǎng)的以色列科學(xué)家約納特(Ada Yonath)。

　　喬治·史密斯現(xiàn)年77歲，美國密蘇里-哥倫比亞大學(xué)的生物學(xué)教授。他本科畢業(yè)于哈弗福德學(xué)院，又在哈佛大學(xué)獲得細(xì)菌學(xué)和免疫學(xué)博士學(xué)位。

　　喬治·史密斯最早發(fā)明了噬菌體展示技術(shù)，當(dāng)時(shí)他將多肽融合表達(dá)到絲狀噬菌體的pIII蛋白上，成功證明了可以在絲狀噬菌體上展示多肽。George Pieczenik的一份專利也闡述了噬菌體文庫的構(gòu)建。這一技術(shù)后來被分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Greg Winter和John McCafferty、Scripps研究所的Lerner和Barbas以及德國癌癥研究中心的團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開發(fā)和優(yōu)化，用于展示諸如抗體的治療性蛋白。

　　67歲的格雷戈里·溫特來自英國，畢業(yè)于劍橋大學(xué)，是蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域的權(quán)威。他曾任劍橋大學(xué)三一學(xué)院副院長、以及醫(yī)學(xué)研究會(huì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室副主任和蛋白質(zhì)及核酸化學(xué)部門主任。2004年，溫特因其對(duì)分子生物學(xué)的貢獻(xiàn)而被封為爵士。

　　溫特最重要的成就之一是他成功地在試管中直接開發(fā)“人源”抗體，而不需要雜交瘤和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物免疫。他體外生產(chǎn)抗體的新技術(shù)為開發(fā)新的診斷程序和治療方案鋪平了道路，并且沿著這些路線已經(jīng)開始了若干成功的臨床試驗(yàn)。

　　噬菌體展示技術(shù)(phage display technology)是將外源蛋白或多肽的DNA序列插入到噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因的適當(dāng)位置，使外源基因隨外殼蛋白的表達(dá)而表達(dá)，同時(shí)，外源蛋白隨噬菌體的重新組裝而展示到噬菌體表面的生物技術(shù)。

　　關(guān)于諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)：

　　自1901年至2017年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)共頒發(fā)了109次。值得一提的是，以遺產(chǎn)設(shè)立該獎(jiǎng)項(xiàng)，發(fā)明了硝化甘油炸藥的諾貝爾本人就是瑞典著名化學(xué)家。

　　由于在過去一個(gè)世紀(jì)中，物理、生物、生物物理、生物化學(xué)等領(lǐng)域的研究成果都曾斬獲化學(xué)獎(jiǎng)，因此諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)也被戲稱為“諾貝爾理綜獎(jiǎng)”。例如在2017年，來自瑞士、美國和英國的三位生物物理學(xué)家憑借在冷凍電子顯微術(shù)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)而斬獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

　　在177位獲獎(jiǎng)?wù)咧校ㄒ猾@得過兩次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的是英國生物化學(xué)家桑格爾(Frederick Sanger)。他在1958年憑借開創(chuàng)蛋白質(zhì)測(cè)序領(lǐng)域，測(cè)定胰島素氨基酸序列而首次獲獎(jiǎng)，之后在1980年因發(fā)明測(cè)定DNA序列的方法梅開二度。

　　根據(jù)諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主的平均獲獎(jiǎng)年齡為58歲。到目前為止，最年輕的化學(xué)獎(jiǎng)得主是時(shí)年35歲的法國科學(xué)家約里奧-居里。他和妻子，即居里夫人的女兒因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)人工放射性而共同獲得1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。此外，居里夫人也曾因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)釙和鐳獲得過1911年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

　　迄今為止，共有三位諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主拿過不止一次諾貝爾獎(jiǎng)。除了兩次斬獲化學(xué)獎(jiǎng)的桑格爾、獲得物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)的居里夫人以外，美國化學(xué)家鮑林(Linus Pauling)則將1954年的化學(xué)獎(jiǎng)和1962年的和平獎(jiǎng)收入囊中。前者的獲獎(jiǎng)成果是化學(xué)鍵研究，而后者則是為了表彰鮑林在1950年代積極反對(duì)把科研成果用于戰(zhàn)爭(zhēng)，特別是反對(duì)核戰(zhàn)爭(zhēng)。