美国三学者共享研究成果 发现生理时钟分子机制 夺诺贝尔医学奖

撰文: 许懿安
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2017年诺贝尔奖“揭晓周”自10月2日起揭开序幕。三名学者霍尔(Jeffrey C. Hall)、罗斯巴什(Michael Rosbash)及迈克尔・扬(Michael W. Young)凭借其在生理时钟的研究分享这项殊荣,他们将一同瓜分约875万港元的奖金。他们三人已在2013年以同一研究成果,获颁邵逸夫生命科学与医学奖。

评奖委员会说,人们过去知道,包括人类在内的许多生物都有内在的生物钟,但其中原理却长期不清楚。这些科学家以果蝇为研究对象,分离出能够控制昼夜节律(circadian rhythm)的基因,并在分子层面揭示了相关蛋白质的工作机制。

他们用基因变异果蝇进行一系列实验,成功分离出一种控制生物正常昼夜节律的基因,它名为period(简称PER)。这基因转译出名为PER的蛋白质,它在晚上累积、在白天降解。PER蛋白水平在24小时周期内上落,与昼夜节律同步。科学家于是发现控制生理时钟的基因与蛋白质。

瑞典卡罗琳医学院(Karolinska Institute)在声明中指出:“三位科学家的发现,解释植物、动物及人类如个以其生物节律,适应地球公转。”声明指出,生理时钟调节生物重要的功能如行为、荷尔蒙水平、睡眠、体温以及新陈代谢。

这个机制有助解释,为何人在跨越数个时区的长途旅行后会有时差问题、对健康有更广泛影响,以及增加患上某些疾病的风险。

三名美国学者霍尔(Jeffrey C. Hall)、罗斯巴什(Michael Rosbash)及迈克尔・扬(Michael W. Young)凭借生理时钟的研究分享2017年诺贝尔生理学及医学奖。(路透社)

共享研究资料 发现昼夜节律机制

1984年三名科学家与其团队先后成功复制PER基因。此后他们在不同方面都有新发现。霍尔、罗斯巴什及迈克尔・扬展开合作,研究的步伐也得以加快。

根据邵逸夫奖网站资料,霍尔与罗斯巴什的组合,以及洛迈克尔・扬,分别复制到果蝇的PER,这个基因若经过变异,就可以改变果蝇的昼夜节律。

这发现带来了霍尔与罗斯巴什组合的第二个突破。他们硏究果蝇脑内,PER所编码的信使核糖核酸(mRNA)和蛋白,发现它们的水平呈现昼夜节律性的变动。而且周期基因若产生变异,可以改变这些节律的波动。这些发现为控制生理时钟的基本机制提供了第一个线索:周期基因的蛋白产物可以按著24小时的周期循环,抑制自身生产的反馈路线。

迈克尔・扬与霍尔及罗斯巴什组合随后展开研究,揭示更多和生物时钟机制有关的基因,并就它们的产物如何运作提供详细资料,还指出怎样通过PER的mRNA及蛋白的水平控制昼夜节律,以及日光如何重新调整生理时钟。

卡罗琳医学院诺贝尔委员会秘者佩尔曼(Thomas Perlmann)指出,罗斯巴什在获悉自己得奖后第一个反应是沉默,然后就说“你在说笑吧。”图为身在麻州家中的罗斯巴什得悉喜讯后出外领取日报,喜悦之情溢于言表。(路透社)
在美国洛克菲勒大学(Rockefeller University)任教的迈克尔・扬(Michael W. Young)也是2017年诺贝尔生理学及医学奖得主之一。他与团队复制出果蝇的周期基因,这基因能调节牠的生理时钟。迈克尔其后的研究更揭示出多生理时钟的相关基因。(美联社)

2015年得主屠呦呦 医学奖中国第一人

2016年诺贝尔生理学或医学奖得主为日本学者大隅良典。他东京工业大学教授,是研究细胞自噬的专家。他凭发现细胞自噬的机制获奖。

回溯前一年,中国科学家屠呦呦因“中药和中西药结合研究提出了青蒿素和双氢青蒿素的疗法”获奖。2015年与屠呦呦一同分享生理学或医学奖的,还有爱尔兰科学家坎贝尔(William Cecil Campbell)及日本科学家大村智因。他们因“发现治疗蛔虫寄生虫的新疗法”同获该奖。

在诺贝尔百多年的历史中,生理学或医学奖曾悬空9年,原因可能是那些年份里,这一领域可能并没有足够重要的发现和突破。在这个情况下,当年奖金也自动顺延到下一年。

中国学者屠呦呦以84岁之龄,于2015年获颁诺贝尔医学奖。她发明青蒿素和双氢青蒿素治疗疟疾获奖,让贫困地区受惠。她获奖后大陆媒体纷纷报道其“三无经历”,包括没有博士学位、没有院士头衔、没有留洋经历,质疑内地学术家评审制度。(《屠呦呦传》图片)

奖项名称

公布日期(香港时间)

物理学奖

10月3日下午5时45分

化学奖

10月4日下午5时45分

和平奖

10月6日下午5时

经济学奖

10月9日下午5时45分

文学奖

10月(待定)

(综合报道)