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諾貝爾/兩美科學家膺化學獎 解細胞謎團 開發無數新藥

《諾貝爾獎》人體由數十萬億個細胞組成,各司其職,如何協調運作是個神奇謎團。今年諾貝爾化學獎的美國得主萊夫科維茨(Robert Lefkowitz...


《諾貝爾獎》人體由數十萬億個細胞組成,各司其職,如何協調運作是個神奇謎團。今年諾貝爾化學獎的美國得主萊夫科維茨(Robert Lefkowitz)和科比爾卡(Brian Kobilka),發現細胞接收訊息的重要把關者,為解開謎團完成一大塊拼圖,亦為改善和開發新藥物帶來重大貢獻,有助研究治癌藥物。

諾貝爾獎評審團昨天(周三)宣佈來自美國的萊夫科維茨和科比爾卡,因G蛋白偶聯受體(G-protein-coupled receptor,簡稱GPCR)研究獲獎。評審團指人體約有1,000種GPCR,包括腎上腺素、多巴胺、血清素、光線、味道和氣味的受體,多數生理過程都離不開GPCR,約半數藥物都是經這受體發揮作用,「了解GPCR因此造福人類殊高」。

 
G蛋白偶聯受體

G蛋白啟動細胞「通風報信」

受體是細胞表面的感應器,也可說是科學界的百年謎團。科學家19世紀末用動物造腎上腺素實驗時,發現就算令動物的神經系統癱瘓,動物仍受影響,心跳血壓升高,瞳孔放大,因而推斷細胞表面一定有某種感應化學物質的受體,但一直也找不到,也無法明白外界訊息是如何穿過細胞壁,令細胞內部各部份作出反應。
1968年時仍是個25歲小伙子的萊夫科維茨,在美國國家衛生研究院接下尋找受體這不可能任務。他在多種荷爾蒙內添加放射碘,讓荷爾蒙附上細胞表面時,受體亦沾上放射碘,令神秘的受體無所遁形,兩年後開始有突破,陸續發現多種受體,包括β腎上腺素受體 ​​。
萊夫科維茨一舉成名後,獲挖角到杜克大學,有自己的研究團隊,1980年代招攬到比他年輕12年的得力助手科比爾卡,要他找β腎上腺素受體 ​​的基因。科比爾卡不負所托,更發現β腎上腺素受體 ​​的結構,是與視網膜感應光線的受體視紫紅質相同。
當時生化界已發現G蛋白,在細胞內擔當信差角色,當細胞受體受到荷爾蒙等外來物質刺激,發出訊號,G蛋白就會啟動,在細胞內通風報信,激發連鎖反應改變細胞的新陳代謝。

 

生物細胞如何回應外來刺激

萊夫科維茨知道β腎上腺素受體 ​​和視紫紅質結構相同,也知道兩種受體都與G蛋白產生作用,另有30多種其他受體已知與G蛋白相關,他因此靈機一觸,推斷出這些受體屬同一家族,結構和功能一樣,都與G蛋白產生作用。
在這高呼「我發現了!」的一刻後,謎團答案的拼圖一塊塊加上,科學家逐漸發現1,000種GPCR,亦掌握它們是如何運作。科比爾卡去年拍得受體將細胞外荷爾蒙訊號傳到細胞內G蛋白一刻的影像。
英國生物學會行政總裁唐斯,讚賞兩名得獎者的貢獻,「他們的突破性成果,涉及遺傳學和生物化學,令我們對現代藥理學、以至生物不同部份細胞如何回應外來刺激的了解,都奠下重要基礎」。美聯社/路透社

 

今年諾獎頒發

醫學獎得主:日本科學家山中伸彌及英國科學家格登(John Gurdon)
.表揚他們對細胞和生物發育的了解帶來革性命改變物理學獎得主:法國科學家阿羅什(Serge Haroche)和美國科學家瓦因蘭(David Wineland).表揚兩人在量子物理學上的突破性研究化學獎得主:美國科學家萊夫科維茨(Robert Lefkowitz)和科比爾卡(Brian Kobilka).表揚兩人對G蛋白偶聯受體的研究  



美國科學家科比爾卡(Brian Kobilka)
麵包烘焙房當實驗室





「我以為那只是開玩笑,很難以置信,我還有點半夢半醒。」在睡夢中被吵醒得知獲獎的科比爾卡說︰「諾貝爾委員會委員逐一祝賀我,我相信用意是要我相信得獎。若只有一人,那可能是惡作劇,但由5名操瑞典口音的人祝賀你,就不是開玩笑。」
這也難怪,因為他早在兩天前的凌晨就收過「得獎電話」,相信是朋友的惡作劇。對於今次真的獲獎,他既驚且喜,表明會把部份獎金用作退休,部份留給孩子。
1955年在美國出世的科比爾卡,在明尼蘇達大學生物及化學系畢業,再在耶魯大學攻讀醫學博士,現時是史丹福大學醫學院教授,專攻分子和細胞生理學,也是生物科技公司ConfometRx創辦人,專攻G蛋白偶聯受體。
來自麵包師傅家庭的他,鍾情生物及化學,曾將父親的烘焙房當成實驗室進行研究。他為人謙虛低調,羞澀古肅,很害怕面對傳媒和公眾。他與馬來西亞華裔妻子田桐蓀(Tong Sun Thian,譯音)育有兩子。


 

美國科學家萊夫科維茨(Robert Lefkowitz)
研究受體獲逾60獎

 



「我睡得很沉,我聽不到電話響,我戴着耳塞睡覺,太太用肘撞醒我說:『是你的電話。』當我得知獲獎,我感到非常震驚和驚訝。」69歲的萊夫科維茨對得獎感到怪怪的,並說「本來我今天想去剪髮,看來要押後了」。
當被問到如何使用這筆獎金時,萊夫科維茨茫然不知,「我還是首次擁有這麼多錢,我要跟科比爾卡分享逾100萬美元,我真的不知怎生使用」。
1943年出世的萊夫科維茨,是猶太人,自小愛看書,包括醫學小說和偵探小說,但在小學時已立志做醫生,這可能與父親患有心臟病有關。他在哥倫比亞大學讀醫科時,成績已名列前茅,之後他在國家衛生研究所當了兩年研究員,遂改變志向,全心投入研究受體的研究。
他現時是杜克大學的生物醫學和生物化學系教授,由於對G蛋白偶聯受體的研究有很大貢獻,迄今獲得逾60個獎項,包括2007年邵逸夫獎生命科學與醫學獎、美國國家科學獎章。




控制G蛋白可治癌



香港理工大學研究生物醫學紡織的助理教授徐宗憲形容,G蛋白就像細胞內傳遞信息的信差,如果G蛋白失調,過多或過少都會令細胞表現不正常,引起疾病,控制G蛋白的受體因而成為一種重要藥理。

 
受體形狀改變情況

「中途截信」

他舉例說,很多癌症都涉及G蛋白太活躍,令細胞惡性生長,很多治癌藥物都是阻止GPCR發揮作用,「中途截信」,以減少G蛋白活動和減慢癌細胞生長。同樣,醫治高血壓心臟衰竭的β阻斷劑、醫治過敏症的H1拮抗劑、醫治胃潰瘍的H2拮抗劑和治療精神分裂的多巴胺拮抗劑,都​​涉及GPCR。諾貝爾化學獎評審團主席利丁說:「明白這些受體是什麼樣子和如何運作,為我們提供工具去製造更好和更少副作用的藥物。」本報記者/路透社

 

G蛋白偶聯受體被荷爾蒙激活示意圖

 

 
1)荷爾蒙與受體結合 2)受體形狀改變,使細胞內的G蛋白能與受體結合併激活起來 3)被激活的G蛋白分解,脫離的α亞基將引發一連串化學反應,改變細胞的新陳代謝
 4)新G蛋白與受體結合,在荷爾蒙分子脫離前,一個受體可以激活數以百計的G蛋白













阿波羅網責任編輯:吳量

來源:蘋果日報

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