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霍尔等3名美国科学家获生理学或医学诺奖:发现生物钟机制

2017-10-02 21:33 来源:澎湃新闻

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北京时间10月2日17时30分许,瑞典卡罗琳斯卡医学院在斯德哥尔摩宣布,将2017年诺贝尔生理学或医学奖授予美国遗传学家杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall), 迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)以及迈克尔·杨(Michael W. Young),以表彰他们发现控制昼夜节律的分子机制。控制昼夜节律的分子机制,换而言之,即生物钟的分子机制。

诺贝尔评奖委员会表示,包括人类在内的许多生物都有内在的生物钟,但其中原理人类却一直无法破解。获奖者以果蝇为对象,分离出能够控制昼夜节律的基因,并在分子层面揭示了相关蛋白质的工作机制。

图自诺贝尔官网

他们将获得金质奖章、证书,并分享900万瑞典克朗(约合人民币740万元)的奖金。值得注意的是,这三位获奖者在2013年还共享了邵逸夫奖的生命科学与医学奖。

截至2017年,诺贝尔生理学或医学奖共颁发108次,其中有39次是授予单个科学家。曾获此殊荣的女科学家共计12位。

2015年,凭借在青蒿素上所做贡献,药学家屠呦呦成为第一位摘得该奖的中国科学家。 

三名美国“40后”遗传学家

杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall),1945年生于美国纽约,美国遗传学家。他于1971年获得美国西雅图华盛顿大学遗传学博士学位,于1974年成为布兰代斯大学教员。于2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。1984年他和迈克尔·罗斯巴什的研究小组克隆了果蝇的周期基因,这个基因能够调节果蝇的生物钟。他们还揭示出该基因所编码的信使核糖核酸和蛋白质含量随昼夜节律而变化。

迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash),1944年生于美国堪萨斯城,美国遗传学家。罗斯巴什是美国布兰代斯大学教授和霍华德·休斯医学研究所的研究员。1984年他和杰弗里·霍尔的研究小组克隆了果蝇的周期基因,1990年提出了生物钟的转录翻译负反馈回路的概念。1998年,在果蝇中,他们发现了周期基因、时钟基因。2003年,罗斯巴什当选为美国国家科学院院士。2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。

迈克尔·杨(Michael W Young),1949年生于美国迈阿密,美国遗传学家、美国国家科学院院士。1975年获美国得克萨斯大学奥斯汀分校博士学位,1978年起任洛克菲勒大学教员,后成为该校副校长。2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。1984年他的团队克隆出果蝇的周期基因,这个基因能够调节果蝇的生物钟。他之后的研究还揭示了更多生物钟相关基因,以及它们产物的运作情况。

站在前人肩膀上,一窥生物钟的分子机制

地球在进行有规律的自转和公转,而在地球上的生物有着一个内在的生物钟,帮助生命体适应在地球上的规律节奏。但生物钟是怎么工作的?三位新晋的诺贝尔生理学或医学奖得主正是帮助人类一窥其内部机制。

生物钟的存在,显而易见,但是其背后的机理,却是通过数十年漫长的探索才发现的。第一次突破,是在1971年,美国已故分子生物学家西摩·本泽(Seymour Benzer)和已故遗传学家罗纳德·克纳普卡(Ronald Konopka)在果蝇身上发现一个基因,它经过变异,可以将果蝇的生物钟调快、调慢,甚至关闭。虽然这并未解释生物钟如何运作,但这是踏出的关键一步。

沿着西摩·本泽的研究之路,霍尔、罗斯巴什、杨用三十年时间探索生物钟奥秘,终于揭开其神秘面纱,找到了操控昼夜节律的分子机制。

他们的研究在1984年重大突破:他们发现,如果改变了果蝇体内一组特定基因,那么果蝇的生物钟就会发生改变。前述基因被命名为周期基因(period gene,简称“the per”)。这个发现向人们揭示了,天然生物钟是由遗传基因决定的。

在此基础之上,霍尔和罗斯巴殊有了第二个突破。他们发现果蝇脑内周期基因的核糖核酸(mRNA)和蛋白水平呈现出昼夜节律性变动。具体来说,就是在早晨浓度较低,而夜晚浓度升高。

之后,三位科学家进一步深入研究,发现了更多与生物钟有关的基因(9至12组),并研究出它们的产生、运作机制,了解了这些基因的mRNA及蛋白是怎样控制昼夜节律的。这些控制果蝇昼夜节律的机制,同样适用于其他生物,包括人类。

背景拓展:

诺贝尔奖分设物理、化学、生理学或医学、文学、和平和经济学六个奖项。自1901年首次颁发以来,2017年的生理学或医学奖是诺贝尔奖各项奖项累计的第580次颁布。

其中,最年长的获奖者是2007年获诺贝尔经济学奖的俄罗斯裔美国经济学家Leonid Hurwicz,获奖时已90岁,于2008年去世。最年轻的获奖者是2014年获诺贝尔和平奖的巴基斯坦女学生Malala Yousafzai,获奖时仅17岁。

诺贝尔奖的奖金来自瑞典化学家阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔所成立基金的利息或投资收益。随着诺贝尔基金的收益变化,诺贝尔奖的奖金有所浮动。

2001年至2011年的单项奖金为1000万瑞典克朗,2012年至2016年因基金收益下降,奖金下调为800万瑞典克朗。2017年,基金财务状况好转,奖金改为900万瑞典克朗。

记者 王盈颖

[ 编辑: 何雯飔 ]

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