三位美国科学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬因破解细胞昼夜节律的分子作用机制获2017年诺贝尔生理学或医学奖。

解开生物钟奥秘的三位美国科学家荣获诺贝尔奖。左起：迈克尔·罗斯巴什、杰弗里·霍尔和迈克尔·扬

 

　　研究生物体内部生物钟运行机制的三位科学家荣获2017年诺贝尔生理学或医学奖，马萨诸塞州布兰迪斯大学的杰弗里·霍尔（Jeffrey Hall）、迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash）和纽约洛克菲勒大学的迈克尔·扬（Michael Young）将共享900万瑞典克朗的诺贝尔奖奖金。
 
　　从20世纪80年代开始，这三位研究者发现并分离了果蝇体内第一个调控生物节律的基因period（周期基因），该基因可以编码一种蛋白质，使其每晚集聚，第二天分解。在以后的研究中，这三位科学家和其他一些科学家揭开了进行分子调控的period以及由它编码的PER蛋白质的奥秘，并确定了生物钟的其他因素。
 
　　研究发现，所有多细胞生物体内都有生物钟的存在，组成人体生物钟的基因与睡眠障碍及其他疾病相关。
 
　　罗斯巴什、霍尔和扬三人在过去5年里曾共同获奖，如2013年他们分享了价值100万美元的被称为“东方诺贝尔奖”的邵逸夫生命科学和医学奖。对此，南安普敦大学研究生物钟的赫尔曼·维耶恩（Herman Wijnen）说道，这次获奖预示有望获得诺贝尔奖，“科学界一直在寻求这个问题的答案，破解这个难题的正是这个科学家三人组。”维耶恩曾经是扬的实验室的博士后。
 
　　扬说他在得知自己获奖的消息时被惊呆了，以至于在早上起床时激动得几乎穿不好鞋子。他在一次记者招待会上说，“听到消息我要出去，于是我拿起鞋子，却发现还没穿袜子，然后我意识到先要将裤子拉上。”这次获奖也让罗斯巴什惊讶不已，卡罗琳医学院诺贝尔大会秘书托马斯·佩尔曼（Thomas Perlmann）说，“我一开始联系迈克尔·罗斯巴什时，他沉默了片刻，然后他说，‘你是在跟我开玩笑吧。’”
 
　　这项研究的基础是已故物理学家和分子生物学家西摩·本泽（Seymour Benzer）和遗传学家罗纳德·科诺普卡（Ronald Konopka）（本泽于2007年去世，科诺普卡于2015年去世）之前进行的遗传基因筛选研究，这两位科学家共同发现了导致果蝇孵化节律异常的基因突变。在当时，动物行为受遗传因素影响的观点是有争议的，维耶恩说。几年后，扬带领的一个研究小组以及霍尔和罗斯巴什带领的另一个研究小组最先克隆出了负责生理节律的基因。“他们真正改变了局面，从那时起，昼夜节律系统的存在及其运行机制的概念开始明确起来了。”
 
　　这两个研究团队之间曾经展开了激烈的竞争，他们都有意成为第一个发现生物钟基因者。英国莱斯特大学的行为遗传学家查拉拉波思·基瑞阿库（Charalambos Kyriacou）说道，20世纪70年代末他曾与霍尔一起合作过。“随着岁月的流逝和年龄的增长，他们也在日益成熟，如今他们都是好朋友了。”他说。
 
　　随后的工作就是仔细观察PER蛋白如何在夜间出现峰值和白天下降的情况。研究人员逐渐形成模型，在这个模型中，PER的积累是抑制编码蛋白的基因表达的信号，这种类型的负反馈回路将成为昼夜节律研究中的重要主题，这些年里研究人员发现了更多这样的反馈回路和时钟蛋白。
 
　　德克萨斯大学达拉斯西南医学中心的约瑟夫·高桥（Joseph Takahashi）等人将果蝇的研究成果推广到哺乳动物身上，结果表明生物钟系统在各个物种中都是普遍存在的。此后，研究人员又将生物钟与心理健康和身体健康的许多方面联系起来。“我们暴露在不适当的光线之下，我们经常跨越时区旅行，我们做倒班工作，所有这一切都对我们的健康产生不良影响。”维耶恩说道。
 
　　德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学医学心理学主任玛莎·梅洛（Martha Merrow）补充说，生物钟与人体健康之间的联系是非常普遍的，医学院校应该加强对生物钟学的关注。这可以作为一个专业，也可以纳入其他专业的医学培训中，如内分泌专业或风湿病专业等。2017年的诺贝尔医学奖给了梅洛和她的同事更多的动力，梅洛是在参加一次行政会议之前获知这个消息的，“当时我激动得喘不过气来，几乎无法参加会议，这次医学获奖者的选择太好了，这个成就对我们的研究领域来说是很了不起的。”
 

资料来源 Nature

责任编辑 岳 峰