2009年诺贝尔化学奖成果简介
2009诺贝尔化学奖
美国和以色列科学家获得２００９诺贝尔化学奖人民网斯德哥尔摩１０月７日电（记者陈雪霏）美籍印度科学家拉马克利什南(Venkatraman Ramakrishnan)，美国科学家斯太茨（Thomas A. Steitz）和以色列科学家雍纳斯（Ada E. Yonath）因其对核糖体的结构和作用的研究而获得２００９年度诺贝尔化学奖。
瑞典皇家科学院７日在斯德哥尔摩宣布，他们获奖的主要原因是他们对生命核心过程的一项研究：核糖体将ＤＮＡ信息转变为生命。
核糖体生产蛋白质，来控制所有生物的化学成分。
核糖体对生命至关重要，他们是新抗生素的主要目标。
虽然他们三位科学家独立工作，有时甚至是竞争状态，但他们都用Ｘ光晶体学展示了核糖体的结构以及他们是怎样在原子水平上发挥作用的。
诺奖评委解释说，这项研究可以很快在实际中得到应用。
今天的抗生素药品治疗很多疾病，主要是通过阻止核糖体细菌发挥作用。
没有发挥作用的核糖体，细菌就不能生存。
拉马克利什南今年５６岁，出生在印度，但是美国人，目前是英国剑桥大学分子生物实验室结构研究课题的领头人。
６８岁的斯太茨在哈佛大学获得博士学位，目前是休斯医学院的教授和耶鲁大学的研究人员。
７０岁的雍纳斯是１９６８年在魏则曼科学研究所获得博士学位，后在这里任教授。
她是第三位获得诺贝尔化学奖的女科学家，是４５年来的第一位女科学家。
她在新闻发布会上的电话采访中表达了她听到这一消息时的心情，“非常高兴，也充满感谢”。
诺奖奖金共一千万瑞朗，合１４１万美元。
2009年诺贝尔化学奖得主小传瑞典皇家科学院７日宣布，文卡特拉曼·拉马克里希南、托马斯·施泰茨和阿达·约纳特３位科学家共同获得今年的诺贝尔化学奖。
拉马克里希南１９５２年出生于印度金奈，目前持有美国国籍。
拉马克里希南１９７１年在印度巴罗达大学获物理学学士学位，１９７６年在美国俄亥俄大学获物理学博士学位，１９７６年至１９７８年在加州大学圣迭哥分校获生物学研究生学位，１９７８年至１９８２年在耶鲁大学化学系做博士后，１９８２年至１９９９年曾先后在美国橡树岭国家实验室和布鲁克黑文国家实验室等工作，１９９９年至今在英国剑桥大学ＭＲＣ分子生物学实验室工作。
核糖体的结构和功能研究——2009年诺贝尔化学奖解读
核 糖 体 的 结 构 和 功 能 研 究
２０ ０ ９年诺 贝尔化 学奖京师范大学化学学院 ）
【 摘要】２ ０ ０９年诺 贝尔化学奖的获 奖者在原子水平上构建起核糖体的晶体 结构 ， 示 了核糖体合成蛋 白质的关键机理 ： 揭 肽键 生成机理和 蛋 白质翻译的高精 确性 。核糖体结构和功 能研究对开发新抗生素具有重要的意义 ， 是一项具有 重要现 实意义的研 究。 【 关键词】诺 贝尔化 学奖 核糖体 结构 功能 抗 生素
子的空间位置。这项研究将遗传信息在生命体 中的复制、 转录和翻译三部 曲 确定的对称 性， 是最复杂的蛋白质／ Ｎ Ｒ Ａ复合物之一 ， 获取高质量 的核糖体 中最后一步进行了解读——核糖体 如何将生命体 中信使 Ｒ Ａ（ Ｒ Ａ 上 的 晶体本身就是一个艰难的任 务。其次 ， Ｎ ｍＮ ） 核糖体 极不稳 定， 当环境 条件和生 遗传信息转变为蛋 白质。这是继 １６ ９２年詹姆斯 ・ 沃森（ａ ｓ・ ｔ ｎ 、 Ｊｍｅ Ｗａ ｏ ） 弗 理状态的改变会发生聚合或 解离。核糖体本 身的这些 特性使得许 多结 晶 ｓ 朗西斯 ・ 克里 克 （ ｒ ｃ ・ ｒ ｋ 等人 因“ Ｄ Ａ分 子的双螺旋 结构 的研 学家直到 ７ 年代 对核 糖体能 否结 晶仍表 示怀疑 。但是 约纳 特却 迎难而 Ｆａ ｉ Ｃ ｃ ） ｎｓ ｉ 对 Ｎ ０ 究”２Ｏ 、 ６年罗杰 ・ Ｏ 科恩伯格 （ ｏｅ Ｋ ｂｒ） 在分子水平研究 Ｄ Ａ的遗 上 ， ７ 年代末踏上艰难探索核糖体结 晶的孤独 之旅， Ｒ ｇｒ ∞ ｅｇ 因“ Ｎ 在 ０ 为核 糖体结构研究 传信息怎么转录到 ｍ Ｎ 分别获得诺贝尔化学奖之后， Ｒ Ａ” 再次在该研究领域 做出了开拓性的贡献 ， 成为诺贝尔化学奖历史上的第 四位女性获奖者 。
核糖体的研究历程——2009年诺贝尔化学奖简介
ＢｒｉｅｆＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＮｏｂｅｌＰｒｉｚｅＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｔｕｒｅＶ０１．３１Ｎｏ．６起，中央为一凹陷；小亚基呈长条形，大小约为２３ａｍｘ１２ｎｍ．在约１／３长度处有一个细的裂缝，将小亚基分为大小两个区域；大小亚基结合形成完整核糖体的时候，凹陷部分彼此对应形成隧道，ｍＲＮＡ将从此穿过。
此外，在大亚基上也有一条垂直于ｍＲＮＡ通道的隧道。
蛋白质合成时，新合成的肽链由此隧道中穿出，可保护新生肽链免受蛋白水解酶的降解。
单个核糖体上有６个与蛋白质合成有关的活性位点（图２），在蛋白质合成中各司其职：①ｍＲＮＡ结合位点；②Ａ位点（ａｍｉｎｏａｃｙｌ．ｔＲＮＡｓｉｔｅ）：即氨酰基－ｔＲＮＡ位点，是新参入的氨酰＿ｔＲＮＡ结合位点；③Ｐ位点（ｐｅｐ．ｔｉｄｙｌ—ｔＲＮＡｓｉｔｅ）：即肽酰基＿ｔＲＮＡ位点，为延伸中的肽酰一ｔＲＮＡ结合位点；④Ｅ位点（ｅｘｉｔｓｉｔｅ）：即释放位点，为肽酰转移后即将释放的空载ｔＲＮＡ结合位点；⑤肽酰基转移酶的催化位点：可催化氨基酸间形成肽键，这是蛋白质合成中的关键反应；⑥ＧＴＰ酶的结合位点：为延伸因子ＥＦ．Ｇ的结合位点，可催化肽酰ｔＲＮＡ从Ａ位点转移到Ｐ位点，促进肽链延伸。
核糖体大小亚基相互配合，相互分工。
大亚基有肽酰基转移酶中心（ｐｅｐｔｉｄｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｃｅｎｔｒｅ），催化肽酰转移反应；小亚基为解码中心（ｄｅｃｏｄｉｎｇｃｅｎｔｒｅ），涉及ｔＲＮＡ上的反密码子和ｍＲＮＡ中密码子间的匹配，小亚基还具有复杂的校正机制．使翻译发生的错误减少到最小程度。
图２核糖体结构示意图１．２核糖体ＲＮＡ（ｒＲＮＡ）原核细胞核糖体３０Ｓ亚基含有２１种蛋白质和一分子１６Ｓ核糖体ＲＮＡ（ｒＲＮＡ）；５０Ｓ大亚基中含有３４种蛋白质以及５Ｓ，２３ＳｒＲＮＡ各一分子。
真核细胞核糖体的４０Ｓ小亚基中有３０多种蛋白质以及一分子１８ＳｒＲＮＡ；６０Ｓ大亚基中有５０多种蛋白质及５Ｓ，５．８ｓ和２８ＳｒＲＮＡ各一分子。
2009年诺贝尔化学奖成果简介
2009年诺贝尔化学奖成果简介摘要:主要介绍了2009年诺贝尔化学奖得主文卡特拉曼•拉马克里希南、托马斯•施泰茨和阿达•约纳特在有关核糖体结构和功能领域的研究成果,并阐述其现实意义和发展前景。
关键词核糖体晶体结构抗生素生理功能蛋白质瑞典皇家科学院2009年10月7日宣布,将本年度诺贝尔化学奖授予美国科学家文卡特拉曼•拉马克里希南(Venkatraman Ramakrishnan)、美国科学家托马斯•施泰茨(Thomas A. Steitz)和以色列女科学家阿达•约纳特(Ada E. Yonath),以表彰他们在核糖体结构和功能研究领域作出的突出贡献。
他们以较高的分辨率确定了核糖体的结构以及它在原子水平上的功能机理,并通过建立3D模型展示不同抗生素与核糖体的结合。
本文主要介绍该项研究成果,并阐述其现实意义和发展前景。
1 核糖体简介蛋白质生物合成是把储存在DNA分子上的遗传信息“翻译”成有各种生物功能蛋白质的复杂过程。
所有有机体中,DNA的转录都是在RNA聚合酶的作用下传递给mRNA,而mRNA的翻译过程则需要在核糖体这个平台的作用下进行【1】。
1.1 核糖体的组成细菌(70S)核糖体包含了一大一小2个亚基(30S,50S),S表示超离心沉降系数。
30S亚基由大约20个不同的蛋白质与16S rRNA(含有1600个核苷酸)组成;50S 大亚基由大约33个不同的蛋白质、23S rRNA(含有2900个核苷酸)和5S rRNA(含有120个核苷酸)组成。
尽管真核生物的核糖体比原核生物的更大更复杂,但核糖体的总体结构却相似【2】。
对于tRNA,核糖体有3个结合位点:A位点、P位点和E位点(见图1)。
而mRNA定位于30S亚基颈部的通道上,在新生肽链的延伸过程中它以梯状排列的方式穿过通道。
2009年度诺贝奖揭晓
查 尔斯 高 的获 奖原 因 是 “ 在光 学通 信领域 中光
的传输
明了
成像半导 体 电路一
电荷耦 合器件 图像传 感 器
c CD ” 获 此 殊 荣 ；
该 奖项 同样 被 3 位 科 学 家 共 同分 享 ， 他 们堤 英 国 科 学 家 文 卡 特 拉 曼 拉 马 克 里 希 南 、 美 国剥 学家托 马 斯 施 泰茨和 以色 列 女科 学 家 阿 达一约 绨 特 ， 获 奖 原 因 是 他 们 在 核 糖 体 的 结 构 和 功 能研 霸 中做 出突 出贡 献 。
令人惊喜 的是 ， 2 0 0 9 年 的诺 贝 尔奖所 有6 巧 奖 ， 共产生 了5 位 女性获奖者 ( 另两位获奖者贫 别 属 于 文 学 奖 和 经 济 奖 ) ， 这 是 前 所 未 有 的 ．．
文卡特拉曼
托马斯 施泰茨
叉
个不 同的国家。 生理 与医学奖 ： 来 自美 国 的3 位 美 国 科 学 家 伊 丽 莎 白 布莱 克
本、 卡 罗尔 格雷德和 杰克 绍斯塔克获奖， 以表 彰他们 “ 发现端粒和 端粒酶 是如何保 护染色体 的 ” 。 其中， 前两位女科学家是 师生 关系。
该 奖 由英 国华裔科 学家 查 尔斯 高 (高锟 ) 、 美 国 的韦拉德 博伊 尔和 乔治 史密斯3 人分 享 。
历届诺贝尔化学奖得主及其成就
历届诺贝尔化学奖得主及其成就历届诺贝尔化学奖得主及其成就（1960——2008）(2009-04-03 11:30:05)1960年W.F.利比(美国人)发明了“放射性碳素年代测定法”1961年M.卡尔文(美国人)揭示了植物光合作用机理1962年M.F.佩鲁茨，J.C.肯德鲁(英国人)测定出蛋白质的精细结构1963年K.齐格勒(德国人)，G.纳塔(意大利人)发现了利用新型催化剂进行聚合的方法，并从事这方面的基础研究1964年D.M.C.霍金奇(英国人)使用X射线衍射技术测定复杂晶体和大分子的空间结构1965年R.B.伍德沃德(美国人)对有机合成法的贡献1966年R.S.马利肯(美国人)用量子力学创立了化学结构分子轨道理论，阐明了分子的共价键本质和电子结构1967年R.G.W.诺里什，G.波特(英国人)，M.艾根(德国人)发明测定快速化学反应技术1968年L.翁萨格(美国人)从事不可逆过程热力学的基础研究1969年O.哈塞尔(挪威人)，D.H.R.巴顿(英国人)为发展立体化学理论作出贡献1970年L.F.莱洛伊尔(阿根廷人)发现糖核苷酸及其在糖合成过程中的作用1971年G.赫兹伯格(加拿大人)从事自由基的电子结构和几何学结构的研究1972年C.B.安芬森(美国人)确定了核糖核苷酸酶的分子氨基酸排列S.莫尔，W.H.斯坦(美国人)从事核糖核苷酸酶的活性区位研究1973年E.O.菲舍尔(德国人)，G.威尔金森(英国人)从事具有多层结构的有机金属化合物的研究1974年P.J.弗洛里(美国人)从事高分子化学的理论、实验两方面的基础研究1975年J.W.康福思(澳大利亚人)研究酶催化反应的立体化学V.普雷洛格(瑞士人)从事有机分子以及有机反应的立体化学研究1976年W.N.利普斯科姆(美国人)从事甲硼烷的结构研究1977年I.普里戈金(比利时人)主要研究非平衡热力学，提出了“耗散结构”理论1978年P.D.米切尔(英国人)从事生物膜上的能量转换研究1979年H.C.布郎(美国人)，G.维蒂希(德国人)研制了新的有机合成法1980年P.伯格(美国人)从事核酸的生物化学研究W.吉尔伯特(美国人)，F.桑格(英国人)确定了核酸的碱基排列顺序1981年福井谦一(日本人)，R.霍夫曼(美国人)从事化学反应过程的研究1982年A.克卢格(英国人)开发了结晶学的电子衍射法，并从事核酸蛋白质复合体的立体结构的研究1983年H.陶布(美国人)阐明了金属配位化合物电子反应机理1984年R.B.梅里菲尔德(美国人)开发了极简便的肽合成法1985年J.卡尔，H.A.豪普特曼(美国人)开发了应用X射线衍射确定物质晶体结构的直接计算法1986年D.R.赫希巴奇，李远哲(美籍华人)，J.C波利亚尼(加拿大人)研究化学反应体系在位能面运动过程的动力学1987年C.J.佩德森，D.J.克拉姆(美国人)，J.M.莱恩(法国人)合成冠醚化合物1988年J.戴森霍弗，R.胡伯尔，H.米歇尔（德国人)分析了光合作用反应中心的三维结构1989年S.奥尔特曼，T.R.切赫(美国人)发现RNA自身具有酶的催化功能1990年E.J.科里(美国人)创建了一种独特的有机合成理论——逆合成分析理论1991年R.R.恩斯特(瑞士人)发明了傅里叶变换核磁共振分光法和二维核磁共振技术1992年R.A.马库斯(美国人)对溶液中的电子转移反应理论作出贡献1993年K.B.穆利斯(美国人)发明“聚合酶链式反应”法M.史密斯(加拿大人)开创“寡聚核苷酸基定点诱变”法1994年G.A.欧拉(美国人)在碳氢化合物即烃类研究领域作出了杰出贡献1995年P.克鲁岑(德国人)，M.莫利纳，F.S.罗兰(美国人)阐述了对臭氧层厚度产生影响的化学机理，证明了人造化学物质对臭氧层构成破坏作用1996年R.F.柯尔(美国人)，H.W.克罗托因(英国人)，R.E.斯莫利(美国人)发现了碳元素的新形式——富勒氏球(也称布基球)C601997年P.B.博耶(美国人)，J.E.沃克尔(英国人)，J.C.斯科(丹麦人)发现人体细胞内负责储藏转移能量的离子传输酶1998年W.科恩(奥地利人)提出密度函数理论J.波普(英国人)提出量子化学的方法1999年A.兹韦勒(美籍埃及人)利用激光闪烁研究化学反应2000年美国的阿兰?黑格和阿兰?麦克迪尔米德、日本的白川秀树，表彰他们发现了导电的塑料和研发具有传导性能的聚合体2001年美国的威廉?诺尔斯、巴里?夏普莱斯、日本的野依良治，表彰他们在更好地控制化学反应方面所作出的贡献。
2009年新诺贝尔化学奖获得者
2009年新诺贝尔化学奖获得者：约西亚·威拉德·吉布斯（Josiah Willard Gibbs）2009年年新诺贝尔化学奖授予美国物理化学家、数学物理学家约西亚·威拉德·吉布斯（Josiah Willard Gibbs）。
他奠定了化学热力学的基础,提出了吉布斯自由能与吉布斯相律。
他创立了向量分析并将其引入数学物理之中。
吉布斯所著的《论非均相物体的平衡》一文被认为是化学史上最重要的论文之一，其中提出了吉布斯自由能、化学势等概念，阐明了化学平衡、相平衡、表面吸附等现象的本质。
2009年新诺贝尔物理学奖获得者：亨利庞加莱(Jules Henri Poincaré)2009年新诺贝尔物理学奖授予法国科学家亨利·庞加莱(Jules Henri Poincaré)。
他是一位科学上的集大成者，在数学、天体力学、物理学和科学哲学等领域，都做出了杰出的贡献。
他通晓当时的全部数学，在每一个重要分支里都做出了富有创造性的工作，这使他成为世界数学界无可争辩的领袖。
庞加莱一生发表的科学论文约500篇、科学著作约30部，几乎涉及到数学的所有领域以及理论物理、天体物理等的许多重要领域。
庞加莱曾得到了最多提名——34票——为单个候选人的最高纪录，他的落选是当时的诺奖评委瑞典物理化学家阿累尼乌斯（Svante Arrhenius）一手制造的。
为弥补这个缺憾，现在由“新诺贝尔奖评审委员会”加以追授。
2009年新诺贝尔文学奖获得者：列夫·尼古拉耶维奇托尔斯泰(ЛевНиколаевич Толстой) 2009年新诺贝尔文学奖授予俄国作家列夫·尼古拉耶维奇·托尔斯泰(ЛевНиколаевичТолстой)。
他是世界文学史上最杰出的作家之一，他写了自传体小说三部曲：《童年》《少年》《青年》，他创作了“世界文学中第一流的作品”，因此被称颂为具有“最清醒的现实主义”的“天才艺术家”。
2009年诺贝尔化学奖解读
2009年诺贝尔化学奖解读瑞典皇家科学院于2009年10月7日宣布：英国剑桥大学科学家万卡特拉曼?莱马克里斯南、美国科学家托马斯?施泰茨和以色列女科学家阿达?尤纳斯三人共同获得本年度诺贝尔化学奖，将平分1000万瑞典克朗(约合140万美元)奖金，以表彰他们对“核糖体的结构和功能”研究方面作出的巨大贡献。
诺贝尔奖委员会在颁奖声明中说：“今年的诺贝尔化学奖授予了对一种关键生命过程的研究，即核糖体如何利用DNA的信息制造蛋白质，进而制造了生命。
因为DNA只是包含了生命的蓝图，是被动的，需要核糖体把这些信息变成现实。
也正是由于核糖体的关键作用，现在它对于抗生素研究也非常重要”。
核糖体是进行蛋白质合成的重要细胞器，理解核糖体的工作机理对了解生命科学具有十分重要的意义。
生命体就像一个极其复杂而又精密的仪器，不同“零件”在不同岗位上各司其职，有条不紊，而核糖体扮演生命化学工厂中的“工程师”：翻译出DNA所携带的密码，产生不同的蛋白质，分别控制人体内不同的化学过程，核糖体在化学层面上构建并控制着生命体。
三名获奖者在各自漫长的旅途上寻获“金钥匙”，成功破解了蛋白质合成之谜的“最后一块碎片”。
他们在不同时期所获不同发现彼此启发，互相补充，堪称为一次非传统意义上的伟大合作。
三位科学家都采用X射线蛋白质晶体学技术成功绘制了核糖体的高分辨率三维结构，在原子水平上分析了由几十万个原子构成的核糖体的结构和功能，并标识出了构成核糖体的成千上万个原子。
这些科学家不仅让我们知晓了核糖体的“外貌”，而且在原子层面上揭示了核糖体功能的机理。
你学会了什么万卡特拉曼?莱马克里斯南、托马斯?施泰茨和阿达?尤纳斯三位科学家因对“核糖体的结构和功能”研究的贡献，获得2009年诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是因为( )。
A他们的研究和生命蛋白质有父B他们的研究有利于研制新的抗生素C从原子层面上揭示了核糖体功能的机理D他们的研究深入到细胞的层次答案：C。
核糖体研究获2009年度诺贝尔化学奖
核糖体研究获2009年度诺贝尔化学奖李升伟/编译拉马克里希南（左）尤纳斯（中）施泰茨（右）瑞典皇家科学院10月7日宣布，3位科学家因揭示了DNA链状结构上的编码信息是如何翻译组成生命物质的蛋白质，获得了2009年度诺贝尔化学奖。
来自剑桥大学分子生物学实验室（LMB）的文卡特拉曼·拉马克里希南(Venkatraman Ramakrishnan)、耶鲁大学的托马斯·施泰茨(Thomas Steitz)和以色列魏茨曼科学研究所的阿达·尤纳斯(Ada Yonath)，将于12月10日在斯德哥尔摩分享总额为1000万瑞典克朗（约140万美元）的奖金。
核糖体研究获殊荣3位科学家和他们的合作者各自独立地利用由强场粒子加速器产生的X线照射，并运用巨型计算机进行计算，成功地绘出了细胞内称为核糖体的大分子复合体中数十万个原子的分布图。
在一次新闻发布会上，瑞典皇家科学院称，他们得奖是因为“揭示了核糖体的结构及其是如何在分子水平上发挥作用的”。
根据细菌核糖体设计的一些抗生素，他们的工作在医学上已经有了重要的应用，可以使一些细菌中止对它们的宿主的伤害。
瑞典科学院称，核糖体的研究正在被用于开发新的抗生素。
拉马克里希南博士于1952年生于印度奇丹巴拉姆邦，在俄亥俄大学获得博士学位，并加入了美国国籍。
施泰茨博士则于1940年出生于密尔沃基市，在哈佛大学获得博士学位。
尤纳斯博士于1939年生于巴勒斯坦耶路撒冷，在以色列魏茨曼科学研究所获得博士学位并一直在以色列工作。
当接受电话采访的时候，尤纳斯说，其实有些人早就对她说，她的研究项目会成为诺奖的赢家。
然而她补充说，其实“有很多很多的人有很杰出的工作，但是还没有得到这项大奖”。
尤纳斯说，当她收到获奖消息时正在工作，同时还在照顾着她的13岁的孙女。
最早向她道贺的人中，有以色列总统西蒙·佩雷斯(Shimon Peres)，他与已故总统伊扎克·拉宾(Yitzhak Rabin)和（巴勒斯坦）亚西尔·阿拉法特(Yasir Arafat)一起获得过1994年的诺贝尔和平奖。
2009年诺贝尔化学奖简介
2009年诺贝尔化学奖简介万卡特拉曼-莱马克里斯南托马斯-施泰茨阿达-尤纳斯2009年诺贝尔化学奖揭晓，美以三科学家因“对核糖体结构和功能的研究”而获奖。
这三位科学家为美国的Venkatraman Ramakrishnan、Thomas A. Steitz及以色列的Ada E. Yonath。
Venkatraman Ramakrishnan，1952年出生于印度的Chidambaram，美国公民。
1976年从美国俄亥俄大学获得物理学博士学位。
现为英国剑桥MRC分子生物学实验室结构研究部资深科学家和团队领导人。
Thomas A. Steitz，1940年出生于美国密尔沃基市，美国公民。
1966年从哈佛大学获得分子生物学与生物化学博士学位。
现为耶鲁大学分子生物物理学和生物化学教授（Sterling Professor）及霍华德•休斯医学研究所研究人员。
Ada E. Yonath，1939年出生于以色列耶路撒冷，以色列公民。
1968年从以色列魏茨曼科学研究所获得X射线结晶学博士学位。
现为魏茨曼科学研究所结构生物学教授及生物分子结构与装配研究中心主任。
今年的诺贝尔化学奖奖金为1000万瑞典克朗，三位科学家将各获得三分之一的奖金。
2009年诺贝尔化学奖奖励的是对生命一个核心过程的研究——核糖体将DNA信息“翻译”成生命。
核糖体制造蛋白质，控制着所有活有机体内的化学。
因为核糖体对于生命至关重要，所以它们也是新抗生素的一个主要靶标。
今年的诺贝尔化学奖奖励Venkatraman Ramakrishnan、Thomas A. Steitz和Ada E. Yonath这三位科学家，他们在原子水平上显示了核糖体的形态和功能。
三位科学家利用X射线结晶学技术标出了构成核糖体的无数个原子每个所在的位置。
在所有有机体的每个细胞内都存在DNA分子，它们包含的蓝图决定着一个人、一棵植物或一个细菌的外形和功能。
但是DNA分子是被动的，如果没有其他东西存在，就不会有生命。
1980--2010年诺贝尔化学奖
1980---2009年1980保罗·伯格 (PauI Berg) 美国人 (1926-- )沃尔特·吉尔伯特 (Walter Gilbert) 美国人（1932--）美国斯坦福大学医学中心的生物化学教授保罗·伯格是世界上第一位操纵基因重组DNA 分子的学者，并由于开创了这一对人类未来极有影响的新领域，而荣获一九八O年诺贝尔化学奖。
此后，吉尔伯特的研究兴趣就完全转到用化学方法决定DNA 上核苷酸的序列，以及利用遗传工程学来制造胰岛素。
经过几年的悉心研究，他终于研制成一种直接决定DNA核苷酸的方法。
吉尔伯特是采用直读法原理来进行的，故又称为化学降解法。
这种方法是先利用化学反应把DNA裁剪成一系列不同长度的核苷酸片断，使它们的一端是相同的，并标明有放射性同位素，然后测定各个片断的长度和另一端的最后一个核苷酸，这样就可弄清楚DNA分子的结构。
这种方法每次可以测定台一百至二百个核苷酸的DNA的顾序。
如果将测过的所有片段再拼接起来，就可知道整个DNA大分子的结构。
这种方法的发明，不仅可使科学家准确测定DNA分子的结构，通过这种结构的测定，还可间接推断蛋白质的一级结构，从而纠正以前某些蛋白质结构分析中的错误。
这一贡献的意义是怎么估价也不会过高的。
因此他赢得了一九八O年诺贝尔化学奖。
1981罗尔德·霍夫曼 (Roald Hofmann) 美籍波兰人（1937--）福井谦一 ( Kenichi Fukin) 日本人（1918--）霍夫曼正是由于在分子轨道理沦上的贡献，光荣地获得一九八一年诺贝尔化学奖。
他是当今年轻有为的科学家之一。
他获奖时只有四十四岁，而他提出这一著名理论时仅二十八岁。
日本京都大学的福井谦一教授和美国康奈尔大学的罗尔德·霍夫曼教授共同获得了一九八一年诺贝尔化学奖。
值得指出的是，这两位获奖者都是运用现代物理学的基石——量子力学来解释分子是如何形成的科学家。
2009诺贝尔奖
2008年度诺贝尔化学奖获得者之一
钱永健（Roger Yonchien Tsien，1952年 2月1日－），美国生物化学家。美国国家科 学院院士，美国国家医学院院士，美国艺 术与科学院院士。圣地牙哥加利福尼亚大 学生物化学及化学系教授。汉族，1952年生 于美国纽约，祖籍浙江杭州，是中国导弹 之父钱学森的堂侄。
基于核糖体研究的有关成果，可以很容易理解，如果细菌 的核糖体功能得到抑制，那么细菌就无法存活。在医学上， 人们正是利用抗生素来抑制细菌的核糖体从而治疗疾病的。 评委会说，三位科学家构筑了三维模型来显示不同的抗生 素是如何抑制核糖体功能的，“这些模型已被用于研发新 的抗生素，直接帮助减轻人类的病痛，拯救生命”。 第四个获得诺贝尔化学奖的女性科学家 以色列女生物学家阿达· 尤纳斯与另外两位美国科学 家共享了2009年诺贝尔化学奖。在她之前，诺贝尔化学奖 只有3名女性得奖人，而且从1964年英国女生物化学家多 罗西· 克劳富特· 霍奇金获得该奖项之后，就再无女性上榜。 阿达· 尤纳斯在2008获得欧莱雅—联合国教科文组织颁发的 “世界杰出女科学家成就奖”，是首位获得该奖项的以色 列人。
丁肇中(Samuel Chao Chung Ting )1936年出生， 美国实验物理学家。汉族，祖籍山东省日 照市涛雒。1936年1月27日生于美国，3个月 后随父母回中国。先后在重庆、南京和青 岛上小学。1948年随父母去台湾，又在台中 读了一年小学。1949年丁肇中先考入台北成 功中学，次年入台湾建国中学，接受严格 的教育，他的数学、物理和历史学习成绩 优秀。
李远哲(Yuan Tseh Lee)１９３６年１１月２９日生于台湾 省新竹市，他的父亲是一名画家。李远哲１９５９年台湾 大学毕业后到新竹清华大学读研究生，获得硕士学位。１ ９６２年赴美国柏克利加州大学，１９６５年获博士学位。 后到哈佛大学化学系随赫施巴赫（D.Herschbach）从事分 子反应动力学的研究。１９６８年任芝加哥大学化学系助 教，１９７１年任副教授，１９７３年任教授。１９７４ 年后在柏克利加州大学化学系任教授，同时担任劳伦 斯· 柏克利实验室高级主任研究员。１９７９年当选美国 国家科学院院士。１９８０年当选为台湾“中央研究院” 院士。1986年以分子水平化学反应动力学的研究与赫施巴 赫（Dudley R. Herschbach）及约翰· 波兰伊（John C. Polanyi） 共获诺贝尔化学奖，是第一位获得诺贝尔化学奖的台湾人， 获奖国籍为美国籍；李远哲的特别贡献在于将交叉分子束 方法应用于研究一般化学反应。１９９４年回台湾任台北 “中央研究院”院长。
百年诺贝尔化学奖得主及其获奖成果
百年诺贝尔化学奖得主及其获奖成果（1901－2009）(2009-12-06 13:27:50)转载分类：科学技术标签：诺贝尔化学奖化学家文化1901范特霍夫(Jacobus Hendricus Van‘Hoff) 荷兰人（1852–1911)一八八五年，范特霍夫又发表了使他获得诺贝尔化学奖的另一项研究成果《气体体系或稀溶液中的化学平衡》。
此外，他对史塔斯佛特盐矿所发现的盐类三氯化钾和氯化镁的水化物进行了研免利用该盐矿形成的沉积物来探索海洋沉积物的起源。
1902埃米尔·费雷(Emil Fischer)德国人(1852–1919)埃米尔·费雷，德国化学家，是一九O二年诺贝尔化学奖金获得者。
他的研究为有机化学广泛应用于现代工业奠定了基础，后曾被人们誉为”实验室砷明。
”1903阿列纽斯（Svante August Arrhenius) 瑞典人(1859–1927)在生物化学领域，阿列纽所也进行了创造性的研究工作。
他发表了《免疫化学》、《生物化学定量定律》等著作，并运用物理化学规律阐述了毒素和抗毒素的反应。
阿列纽斯是当时公认的科学巨匠，为发展科学事业建立了不可磨灭的功勋，因而也获得了许多荣誉。
他被英国皇家学会接受为海外会员，同时还获得了皇家学会的大卫奖章和化学学会的法拉第奖章。
1904威廉·拉姆赛（William Ramsay) 英国人（1852–1916)他就是著名的英国化学家–成廉·拉姆赛爵士。
他与物理学家瑞利等合作，发现了六种惰性气体：氯、氖、员、氮、试和氨。
由于他发现了这些气态惰性元素，并确定了它们在元素周期表中的位置，他荣获了一九O 四年的诺贝尔化学奖。
1905阿道夫·冯·贝耶尔(Asolf von Baeyer) 德国人(1835–1917)发现靛青、天蓝、绯红现代三大基本柒素分子结构的德国有机化学家阿道夫·冯·贝耶尔，一八三五年十月三十一日出生在柏林一个著名的自然科学家的家庭。
2000-2010年诺贝尔化学奖详解
2000年艾伦-J-黑格 (1936-)艾伦-J-黑格，美国公民，64岁，1936年生于依阿华州苏城。
现为加利福尼亚大学的固体聚合物和有机物研究所所长，是一名物理学教授。
获奖理由：他是半导体聚合物和金属聚合物研究领域的先锋，目前主攻能够用作发光材料的半导体聚合物，包括光致发光、发光二极管、发光电气化学电池以及激光等等。
这些产品一旦研制成功，将可以广泛应用在高亮度彩色液晶显示器等许多领域。
艾伦-G-马克迪尔米德 (1929-)艾伦-G-马克迪尔米德，来自美国宾夕法尼亚大学，今年71岁，他出生于新西兰，曾就读于新西兰大学和美国威斯康星大学以及英国的剑桥大学。
1955年，他开始在宾夕法尼亚大学任教。
他是最早从事研究和开发导体塑料的科学家之一。
获奖理由：他从1973年就开始研究能够使聚合材料能够象金属一样导电的技术，并最终研究出了有机聚合导体技术。
这种技术的发明对于使物理学研究和化学研究具有重大意义，其应用前景非常广泛。
他曾发表过六百多篇学术论文，并拥有二十项专利技术。
白川英树 (1936-)白川英树今年64岁，已经退休，现在是日本筑波大学名誉教授。
白川1961年毕业于东京工业大学理工学部化学专业，曾在该校资源化学研究所任助教，1976年到美国宾夕法尼亚大学留学，1979年回国后到筑波大学任副教授，1982年升为教授。
1983年他的研究论文《关于聚乙炔的研究》获得日本高分子学会奖，他还著有《功能性材料入门》、《物质工学的前沿领域》等书。
获奖理由：白川英树在发现并开发导电聚合物方面作出了引人注目的贡献。
这种聚合物目前已被广泛应用到工业生产上去。
他因此与其他两位美国同行分享了2000年诺贝尔化学奖。
2001年威廉·诺尔斯(W.S.Knowles) (1917-)2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里·夏普雷斯，以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩，三位化学奖获得者的发现则为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。
历届诺贝尔化学奖得主及其成就
历届诺贝尔化学奖得主及其成就历届诺贝尔化学奖得主及其成就（1960——2008）(2009-04-03 11:30:05)1960年W.F.利比(美国人)发明了“放射性碳素年代测定法”1961年M.卡尔文(美国人)揭示了植物光合作用机理1962年M.F.佩鲁茨，J.C.肯德鲁(英国人)测定出蛋白质的精细结构1963年K.齐格勒(德国人)，G.纳塔(意大利人)发现了利用新型催化剂进行聚合的方法，并从事这方面的基础研究1964年D.M.C.霍金奇(英国人)使用X射线衍射技术测定复杂晶体和大分子的空间结构1965年R.B.伍德沃德(美国人)对有机合成法的贡献1966年R.S.马利肯(美国人)用量子力学创立了化学结构分子轨道理论，阐明了分子的共价键本质和电子结构1967年R.G.W.诺里什，G.波特(英国人)，M.艾根(德国人)发明测定快速化学反应技术1968年L.翁萨格(美国人)从事不可逆过程热力学的基础研究1969年O.哈塞尔(挪威人)，D.H.R.巴顿(英国人)为发展立体化学理论作出贡献1970年L.F.莱洛伊尔(阿根廷人)发现糖核苷酸及其在糖合成过程中的作用1971年G.赫兹伯格(加拿大人)从事自由基的电子结构和几何学结构的研究1972年C.B.安芬森(美国人)确定了核糖核苷酸酶的分子氨基酸排列S.莫尔，W.H.斯坦(美国人)从事核糖核苷酸酶的活性区位研究1973年E.O.菲舍尔(德国人)，G.威尔金森(英国人)从事具有多层结构的有机金属化合物的研究1974年P.J.弗洛里(美国人)从事高分子化学的理论、实验两方面的基础研究1975年J.W.康福思(澳大利亚人)研究酶催化反应的立体化学V.普雷洛格(瑞士人)从事有机分子以及有机反应的立体化学研究1976年W.N.利普斯科姆(美国人)从事甲硼烷的结构研究1977年I.普里戈金(比利时人)主要研究非平衡热力学，提出了“耗散结构”理论1978年P.D.米切尔(英国人)从事生物膜上的能量转换研究1979年H.C.布郎(美国人)，G.维蒂希(德国人)研制了新的有机合成法1980年P.伯格(美国人)从事核酸的生物化学研究W.吉尔伯特(美国人)，F.桑格(英国人)确定了核酸的碱基排列顺序1981年福井谦一(日本人)，R.霍夫曼(美国人)从事化学反应过程的研究1982年A.克卢格(英国人)开发了结晶学的电子衍射法，并从事核酸蛋白质复合体的立体结构的研究1983年H.陶布(美国人)阐明了金属配位化合物电子反应机理1984年R.B.梅里菲尔德(美国人)开发了极简便的肽合成法1985年J.卡尔，H.A.豪普特曼(美国人)开发了应用X射线衍射确定物质晶体结构的直接计算法1986年D.R.赫希巴奇，李远哲(美籍华人)，J.C(加拿大人)研究化学反应体系在位能面运动过程的动力学1987年C.J.佩德森，D.J.克拉姆(美国人)，J.M.莱恩(法国人)合成冠醚化合物1988年J.戴森霍弗，R.胡伯尔，H.米歇尔（德国人)分析了光合作用反应中心的三维结构1989年S.奥尔特曼，T.R.切赫(美国人)发现RNA自身具有酶的催化功能1990年E.J.科里(美国人)创建了一种独特的有机合成理论——逆合成分析理论1991年R.R.恩斯特(瑞士人)发明了傅里叶变换核磁共振分光法和二维核磁共振技术1992年R.A.马库斯(美国人)对溶液中的电子转移反应理论作出贡献1993年K.B.穆利斯(美国人)发明“聚合酶链式反应”法M.史密斯(加拿大人)开创“寡聚核苷酸基定点诱变”法1994年G.A.欧拉(美国人)在碳氢化合物即烃类研究领域作出了杰出贡献1995年P.克鲁岑(德国人)，M.莫利纳，F.S.罗兰(美国人)阐述了对臭氧层厚度产生影响的化学机理，证明了人造化学物质对臭氧层构成破坏作用1996年R.F.柯尔(美国人)，H.W.克罗托因(英国人)，R.E.斯莫利(美国人)发现了碳元素的新形式——富勒氏球(也称布基球)C601997年P.B.博耶(美国人)，J.E.沃克尔(英国人)，J.C.斯科(丹麦人)发现人体细胞内负责储藏转移能量的离子传输酶1998年W.科恩(奥地利人)提出密度函数理论J.波普(英国人)提出量子化学的方法1999年A.兹韦勒(美籍埃及人)利用激光闪烁研究化学反应2000年美国的阿兰?黑格和阿兰?麦克迪尔米德、日本的白川秀树，表彰他们发现了导电的塑料和研发具有传导性能的聚合体2001年美国的威廉?诺尔斯、巴里?夏普莱斯、日本的野依良治，表彰他们在更好地控制化学反应方面所作出的贡献。
2009年诺贝尔化学奖成果解读
2009年诺贝尔化学奖成果解读
张志立
【期刊名称】《中学生数理化（尝试创新版）》
【年(卷),期】2010(000)002
【总页数】2页(P4-5)
【作者】张志立
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.核糖体的结构和功能研究——2009年诺贝尔化学奖解读 [J], 唐雅婷;刘克文
2.关注社会热点连线有机化学——2009年诺贝尔化学奖成果解读 [J], 陈世华;陈伟
3.福泽人类的化学"表面文章"——2007年诺贝尔化学奖成果解读 [J], 陈世华
4.2009年诺贝尔化学奖成果简介 [J], 张琳
5.核糖体晶体结构的研究历程——2009年度诺贝尔化学奖成果介绍 [J], 苏晓东;Anders Liljas
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09诺贝尔化学奖成果解读
诺贝尔奖中的化学成果对我们生活的影响—————09诺贝尔化学奖成果解读：核糖体，生命化学工厂中的工程师土木工程专业070905316 李国方摘要：拉马克里希南、施泰茨和约纳特因“对核糖体结构和功能的研究”共同获得2009年诺贝尔化学奖，核糖体是进行蛋白质合成的重要细胞器，了解核糖体的工作机制对了解生命具有重要意义。
三位科学家构筑了三维模型来显示不同的抗生素是如何抑制核糖体功能的，“这些模型已被用于研发新的抗生素，直接帮助减轻人类的病痛，拯救生命”。
关键词：诺贝尔化学奖抗生素核糖体10月7日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，英国剑桥大学科学家文卡特拉曼·拉马克里希南、美国科学家托马斯·施泰茨和以色列科学家阿达·约纳特因“对核糖体结构和功能的研究”而共同获得2009年诺贝尔化学奖。
瑞典皇家科学院常任秘书贡诺厄奎斯特首先宣读了获奖者名单。
他说，拉马克里希南、施泰茨和约纳特因“对核糖体结构和功能的研究”而获奖，核糖体是进行蛋白质合成的重要细胞器，了解核糖体的工作机制对了解生命具有重要意义。
现对三位科学家做简单的介绍。
拉马克里希南1952年出生于印度金奈，目前持有美国国籍。
1971年在印度巴罗达大学获物理学学士学位，1976年在美国俄亥俄大学获物理学博士学位，1976年至1978年在加州大学圣迭哥分校获生物学研究生学位，1978年至1982年在耶鲁大学化学系做博士后。
1999年至今在英国剑桥大学MRC分子生物学实验室工作。
施泰茨1940年生于美国威斯康星州密尔沃基，1966年在哈佛大学获分子生物学和生物化学博士学位。
1967年至1970年在英国剑桥大学MRC分子生物学实验室做博士后，1970年至今为耶鲁大学霍华德·休斯医学研究所分子生物物理学和生物化学教授，研究领域主要为结晶学。
约纳特1939年出生于耶路撒冷，1962年在希伯来大学获学士学位，1964年在希伯来大学获硕士学位，1968年在魏茨曼科学研究所获X射线晶体学博士学位，1970年她组建了以色列第一个蛋白晶体学实验室，目前在魏茨曼科学研究所工作。
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2009年诺贝尔化学奖成果简介摘要:主要介绍了2009年诺贝尔化学奖得主文卡特拉曼•拉马克里希南、托马斯•施泰茨和阿达•约纳特在有关核糖体结构和功能领域的研究成果,并阐述其现实意义和发展前景。
关键词核糖体晶体结构抗生素生理功能蛋白质瑞典皇家科学院2009年10月7日宣布,将本年度诺贝尔化学奖授予美国科学家文卡特拉曼•拉马克里希南(Venkatraman Ramakrishnan)、美国科学家托马斯•施泰茨(Thomas A. Steitz)和以色列女科学家阿达•约纳特(Ada E. Yonath),以表彰他们在核糖体结构和功能研究领域作出的突出贡献。
他们以较高的分辨率确定了核糖体的结构以及它在原子水平上的功能机理,并通过建立3D模型展示不同抗生素与核糖体的结合。
本文主要介绍该项研究成果,并阐述其现实意义和发展前景。
1 核糖体简介蛋白质生物合成是把储存在DNA分子上的遗传信息“翻译”成有各种生物功能蛋白质的复杂过程。
所有有机体中,DNA的转录都是在RNA聚合酶的作用下传递给mRNA,而mRNA的翻译过程则需要在核糖体这个平台的作用下进行【1】。
1.1 核糖体的组成细菌(70S)核糖体包含了一大一小2个亚基(30S,50S),S表示超离心沉降系数。
30S亚基由大约20个不同的蛋白质与16S rRNA(含有1600个核苷酸)组成;50S 大亚基由大约33个不同的蛋白质、23S rRNA(含有2900个核苷酸)和5S rRNA(含有120个核苷酸)组成。
尽管真核生物的核糖体比原核生物的更大更复杂,但核糖体的总体结构却相似【2】。
对于tRNA,核糖体有3个结合位点:A位点、P位点和E位点(见图1)。
而mRNA定位于30S亚基颈部的通道上,在新生肽链的延伸过程中它以梯状排列的方式穿过通道。
1.2 核糖体的功能核糖体可以看成为一个多肽合成酶体系,而底物便是氨基酰tRNA。
核糖体对底物的识别就是氨基酰tRNA与核糖体的结合及解码过程,肽键的形成与肽基移位(peptidyltransfer)就是核糖体的催化过程【3】。
核糖体能够催化与共价键有关的2个化学反应:终止时候肽键的形成和酯键的水解。
而在蛋白质延伸和终止的过程中存在一个准确度的问题,就是指在蛋白质的延伸阶段,核糖体必须有效选择与一个氨基酸编码中A位点密码子(有义密码子)同源的氨基酰tRNA,同时,还必须避免氨基酸的替换或提前终止的高错误率而拒绝所有近似同源氨基酰tRNA或一级释放因子。
第一种类型的错误会减少或改变合成蛋白质的活动,而第二种错误会大大降低核糖体制造蛋白质的能力,即大幅度降低核糖体持续合成的能力。
此外,当在A位点出现终止密码子(无义密码子)的时候,必须有效选择一级释放因子,同时还必须避免一个氨基酰tRNA通读一个终止密码子。
要深入了解如何保证氨基酰tRNA选择准确率等有关核糖体功能机理的问题,就必须更为精确的定位核糖体和tRNA的结合位点,而这都需要构建细致的核糖体模型。
近年来, 由于低温电子显微镜、X射线晶体衍射、NMR以及计算机技术的进步【2】, 加之各种实验方法与实验手段的建立, 有关核糖体结构方面的实验数据越来越多, 综合这些数据, 拉马克里希南、施泰茨和约纳特等人分别建立了高分辨率的核糖体模型。
2 核糖体亚基高分辨率晶体结构的研究进展核糖体的大致结构及其在蛋白质合成过程中作为平台的工作方式,在20世纪80年代以前就已经知道了。
但是由于对其细微结构缺乏了解,所以蛋白质合成机制中还有许多问题不清楚。
而这3位科学家的贡献就在这里,他们重构了核糖体的高分辨率结构,并在此基础上揭开了核糖体功能机理的面纱。
1998年,施泰茨和他的同伴们最先解决了嗜盐死海古菌中50S亚基的相位问题。
当时还有30S亚基的相位问题尚未解决,因而他们的工作意味着核糖体晶体学出现了决定性的突破。
为此,他们使用了低温电镜技术、多重同型置换法和反常散射技术重构了核糖体50S亚基,从而获得了50S亚基低分辨率(9)结构。
9分辨率结构的重建显示了RNA右手双螺旋结构,第一次证明了对于核糖体亚基乃至整个70S核糖体而言,相位问题是容易控制的。
1年之后,施泰茨和同伴报道了50S亚基(嗜盐死海古菌)的中等分辨率(5)结构。
同年,拉马克里希南和同伴揭示了30S亚基(栖热菌属菌株)的5.5分辨率结构,不久,约纳特和同伴获得了嗜盐死海古菌中30S亚基的4.5分辨率结构。
虽然这些结构都没有展现出足够的分辨率以建立完整的原子模型,但它们却为高分辨率结构的迅速到来提供了必要的基石。
在2000年,施泰茨和同伴报道了嗜盐死海古菌中50S亚基在2.4分辨率下的结构,而拉马克里希南和约纳特分别发表了栖热菌属菌株中30S亚基在3.0和3.3分辨率下的结构。
这2个30S亚基结构在整体上表现出极大的相似性,仅在原子水平上有一些差异。
后来这些差异被约纳特实验报道中3.2分辨率下的结构给排除了。
2001年,约纳特和同伴获得了革兰氏阳性抗辐射球菌中的50S亚基的高分辨率结构,这个结构特别适合关于抗生素的细菌核糖体的研究【4】。
不同分辨率(9、5和2.4)下,核糖体50S亚基的结构包含的信息量显示出非常明显的不同。
而需要关注的是,要获得高分辨率结构,不是仅有高水平的检测仪器就可以做到,更重要的是要在样品的提取和制备技术上获得新的突破。
3 核糖体的功能机理3.1 肽键的形成和50S亚基核糖体的催化功能包括肽键的形成和肽基移位,了解这个功能的机理是揭开蛋白质生物合成奥秘的关键。
随着核糖体高分辨率结构的出现,它在原子水平上的功能机理终于不再神秘。
50S亚基高分辨率结构的建立能够推测核糖体如何通过从P位点氨基酰tRNA向A位点氨基酰tRNA转移新生肽的方式催化肽键的形成。
2005年,一些研究者在50S亚基结构的基础上,利用分子计算方法提出了肽基移位的机理模型。
他们预测氢键网络在肽基移位反应的基态中被预先组织,并且一直持续至肽键形成的过渡态。
这个预先形成并持续存在的氢键网络可以解释为什么在核糖体中肽键的形成是受熵驱动而不是焓驱动。
根据提出的机理,2′OH是质子穿梭路径的一部分,它可以排除在进攻A位点氨基酰tRNA的α氨基过程中形成的多余质子(如图2所示)。
这个机理指明核糖体RNA尤其是A2451的2′OH以及提供氢键网络的水分子能大大降低与核糖体催化肽键形成的基态反应有关的活化自由能。
同年,施泰茨和同伴提供了一系列新的50S亚基的复合体以研究2.4分辨率下肽基移位的机理。
这个晶体学杰作证实了在P位点结合的氨基酰tRNA中A76的2′OH质子穿梭以及有关水分子氢键网络的作用,从而表明核糖体是如何催化肽键的形成【4】。
图2 核糖体上肽键形成的机理3.2 肽链延伸阶段的高分辨率核糖体晶体结构2006年,拉马克里希南和同伴报道了栖热菌属菌株中70S核糖体在前移位状态下的高分辨率晶体结构。
这个结构不仅显示了核糖体模型是由tRNA结构和mRNA结构组成,而且还显示了它们是如何相互配合的。
最近,拉马克里希南和同伴又发表了栖热菌属菌株中2个核糖体复合物的高分辨率晶体结构。
这表明50S亚基的核糖体蛋白质L27和L16延伸的肽链能在肽基移位反应中稳定tRNA的CCA终止密码子,也说明这些蛋白质肽链参与了肽基形成的催化机制。
而嗜盐死海古菌并没有这些蛋白质,但一些科学家推测,嗜盐死海古菌50S亚基的核糖体蛋白质L10e中的肽链可能一路延伸至肽基移位中心,起到了和核糖体蛋白质L27同样的作用。
但为什么没有在施泰茨获得的50S亚基结构中观察到延伸的肽链呢,对此,他们解释这是因为在A位点和P位点缺乏对tRNA的稳定束缚而使肽链具有流动性。
如果是这样,就可能意味着,虽然tRNA和rRNA的是肽键形成的主要催化剂,但在细菌、古菌和真核生物中,核糖体蛋白质也可能对这个反应发挥了重要作用【4】。
4 核糖体亚基结构和抗生素近几年,基于结构的药物设计(StructureBased Drug Design,SBDD),其中包括用于新药设计的药物标靶高分辨率结构和它们的抵抗突变,取得了很有前景的成果,例如有关探索抵抗艾滋病毒感染的研究。
迄今为止, 50%抗菌药物的标靶都是核糖体,因此核糖体30S和50S亚基高分辨率结构的建立开创了新型有效药物的SBDD与细菌病原体发展进行竞赛的可能性。
图3 抗生素“攻击”50S核糖体亚基的肽基移位中心许多不同类型的抗生素药物,如大环内酯类抗生素,能结合细菌核糖体50S亚基的肽基移位中心(如图3所示);还有一些临床上广泛应用的抗生素如氨基糖苷类抗生素,是以30S核糖体亚基作为标靶【5】。
抗生素通过结合细菌的核糖体亚基,可以阻碍氨基酸的聚合以干扰细菌蛋白质的合成,从而导致其死亡。
5 研究成果的现实意义和发展前景高分辨率核糖体结构模型的建立和功能机理的研究有助于解释核糖体如何作用形成蛋白质,从而使人们更深入地理解基因的表达、复制和重组。
同时这个研究支持了基因物质RNA的形成先于蛋白质的理论,提示地球上的生命可能起源于RNA而非蛋白质。
此外,核糖体结构的确定对于以靠近活性位点的区域为目标设计新的抗生素药物有很大的实际意义和应用价值,它直接帮助人类治疗疾病,缓减病痛。
不久的将来,有关核糖体结构和功能的研究还有很多值得我们期待的地方。
例如,目前在核糖体功能机理中,由核糖体进行的共价反应步骤的化学机制依然保持着神秘。
而tRNA怎样能如此高精确地区分它们的同源密码子和近似同源密码子,至今仍是未解答的问题。
最后抗生素药品和核糖体基因突变如何能调整密码子阅读的准确性也还需要科学家们进一步探索。
参考文献[1] 朱玉贤, 郑晓峰, 李毅.现代分子生物学.第3版,北京: 高等教育出版社, 2007:35-49[2] 柳树群, 刘次全.生物化学与生物物理进展, 2000,27 (2):161-166[3] 吴晓华, 刘望夷.生命的化学, 1996,16(3):1-4[4] Mans Ehrenberg.Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2009./nobel_prizes/chemistry/laureates/2009/cheadv09.pdf.2009-10-07[5] 范铭琦, 赵敏, 范瑾.中国新药杂志, 2006,(9):18-24。