阿夫拉姆·赫什科

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更新時間: 2013-09-24

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以色列科學家阿弗拉姆-赫爾什科1937年出生於匈牙利的考爾曹格,1969年獲耶路撒冷希伯萊大學哈達薩赫醫學院授予的醫學博士學位。赫爾什科是以色列理工學院拉帕波特醫學研究學院的著名教授。2004年10月6日,瑞典皇家科學院宣布,將2004年諾貝爾化學獎授予以色列科學家阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學家歐文·羅斯,以表彰他們發現了細胞是如何摧毀有害蛋白質的(即泛素調節的蛋白質降解)。

阿夫拉姆·赫什科 -簡介
阿夫拉姆·赫什科阿夫拉姆·赫什科

瑞典皇家科學院2004年10月6日宣布,將2004年諾貝爾化學獎授予以色列科學家阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學家歐文·羅斯,以表彰他們發現了泛素調節的蛋白質降解。

瑞典皇家科學院秘書長貢諾·厄奎斯特帶著兩名化學獎評委代表笑容可掬地出席了宣布儀式。由於此前揭曉的生理學或醫學獎以及物理學獎得主全是美國科學家,因此當厄奎斯特宣布兩名以色列人和1名美國人獲得今年的化學獎時,全場不約而同地鬆了口氣。

阿夫拉姆·赫什科 -獲獎

2004年度諾貝爾化學獎授予三名科學家——兩名以色列科學家阿龍·切哈諾沃(Aaron Ciechanover)、阿夫拉姆·赫什科(Avram Hershko)和一位美國科學家歐文·羅斯(Irwin Rose),以表彰他們發現了泛素調節的蛋白質降解。其實他們的成果就是發現了一種蛋白質「死亡」的重要機理。他們突破性地發現了人類細胞如何控制某種蛋白質的過程,具體地說,就是人類細胞對無用蛋白質的「廢物處理」過程。

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評審委員會說,蛋白質是構成包括人類在內的一切生物的基礎,近幾十年來生物學家在解釋細胞如何製造蛋白質方面取得了很多進展,卻很少有研究人員對蛋白質的降解問題感興趣。但今年獲得化學獎的3位科學家卻獨闢蹊徑,於上個世紀80年代初發現了被調節的蛋白質降解。人的很多疾病就是這一降解過程不正常導致的。

評委們指出,「泛素調節的蛋白質降解」方面的知識將有助於攻克子宮頸癌等疑難疾病。據介紹,目前已有建立在這一研究成果基礎上的藥物問世,正在美國食品和藥物管理局(FDA)進行檢測。

評委們在現場解釋整個理論時,特意用碎紙機將兩張完整的彩紙瞬間絞碎,以此比喻細胞好比一個高效的「控制站」,製造蛋白質但又能在瞬間把某些特定蛋白質「降解」為碎片。

阿夫拉姆·赫什科 -早期探索者

早在1942年,科學家們就已發現了蛋白質分子的降解現象,其中阿夫拉姆·赫什科赫也屬於早期探索者之一,但這個階段他們一直把研究方向瞄準三磷酸腺苷(ATP)的作用。

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20世紀70年代至80年代間,切哈諾沃與赫什科曾在羅斯主持的福克斯·蔡斯癌症研究中心做訪問學者。在這期間,他們聯名發表了一系列論文,揭示了泛素調節的蛋白質降解機理,指明了蛋白質降解研究的方向。

三位科學家在1979年12月10日一期美國《全國科學院學報》上連續發表的兩篇文章,被諾貝爾化學獎評選委員會稱為「突破性成果」,並奠定了他們獲得諾貝爾獎的基礎。

阿夫拉姆·赫什科 -成果解讀
阿夫拉姆·赫什科阿夫拉姆·赫什科

蛋白質是由氨基酸組成的,氨基酸如同磚頭,而蛋白質則如結構複雜的建築。正如同有各種各樣的建築一樣,生物體內也存在著各種各樣的蛋白質。不同的蛋白質有不同的結構,也有不同的功能。通常看來蛋白質的合成要比蛋白質的降解複雜得多,畢竟拆樓容易蓋樓難。

蛋白質的降解在生物體中普遍存在,比如人吃進食物,食物中的蛋白質在消化道中就被降解為氨基酸,隨後被人體吸收。在這一過程中,一些簡單的蛋白質降解酶如胰島素髮揮了重要作用。科學家對這一過程研究得較為透徹,因而在很長一段時間他們認為蛋白質降解沒有什麼可以深入研究的。不過,20世紀50年代的一些研究表明,事情恐怕沒有這麼簡單。

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最初的一些研究發現,蛋白質的降解不需要能量,這如同一幢大樓自然倒塌一樣,並不需要炸藥來爆破。科學家發現,同樣的蛋白質在細胞外降解不需要能量,而在細胞內降解卻需要能量。這成為困惑科學家很長時間的一個謎。

阿夫拉姆·赫什科 -研究歷程
阿龍·切哈諾沃(左)、阿夫拉姆·赫什科(中)和歐文·羅斯 (右)阿龍·切哈諾沃(左)、阿夫拉姆·赫什科(中)和歐文·羅斯 (右)

70年代未80年代初,2004年諾貝爾化學獎得主阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和歐文·羅斯進行了一系列研究,終於揭開了這一謎底。原來,生物體內存在著兩類蛋白質降解過程,一種是不需要能量的,比如發生在消化道中的降解,這一過程只需要蛋白質降解酶參與;另一種則需要能量,它是一種高效率、指向性很強的降解過程。這如同拆樓一樣,如果大樓自然倒塌,並不需要能量,但如果要定時、定點、定向地拆除一幢大樓,則需要炸藥進行爆破。

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這三位科學家發現,一種被稱為泛素的多肽在需要能量的蛋白質降解過程中扮演著重要角色。這種多肽由76個氨基酸組成,它最初是從小牛的胰臟中分離出來的。它就像標籤一樣,被貼上標籤的蛋白質就會被運送到細胞內的「垃圾處理廠」,在那裡被降解。

這三位科學家進一步發現了這種蛋白質降解過程的機理。原來細胞中存在著E1、E2和E3三種酶,它們各有分工。E1負責激活泛素分子。泛素分子被激活后就被運送到E2上,E2負責把泛素分子綁在需要降解的蛋白質上。但E2並不認識指定的蛋白質,這就需要E3幫助。E3具有辨認指定蛋白質的功能。當E2攜帶著泛素分子在E3的指引下接近指定蛋白質時,E2就把泛素分子綁在指定蛋白質上。這一過程不斷重複,指定蛋白質上就被綁了一批泛素分子。被綁的泛素分子達到一定數量后,指定蛋白質就被運送到細胞內的一種稱為蛋白酶體的結構中。這種結構實際上是一種「垃圾處理廠」,它根據綁在指定蛋白質上的泛素分子這種標籤決定接受並降解這種蛋白質。蛋白酶體是一個桶狀結構,通常一個人體細胞中含有3萬個蛋白酶體,經過它的處理,蛋白質就被切成由7至9個氨基酸組成的短鏈。這一過程如此複雜,自然需要消耗能量。

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後來很多科學家的大量研究證實,這種泛素調節的蛋白質降解過程在生物體中的作用非常重要。它如同一位重要的質量監督員,細胞中合成的蛋白質質量有高有低,通過它的嚴格把關,通常有30%新合成的蛋白質沒有通過質檢,而被銷毀。但如果它把關不嚴,就會使一些不合格的蛋白質矇混過關;如果把關過嚴,又會使合格的蛋白質供不應求。這都容易使生物體出現一系列問題。比如,一種稱為「基因衛士」的P53蛋白質可以抑制細胞發生癌變,但如果對P53蛋白質的生產把關不嚴,就會導致人體抑制細胞癌變的能力下降,誘發癌症。事實上,在一半以上種類的人類癌細胞中,這種蛋白質都產生了變異。泛素調節的蛋白質降解在生物體中如此重要,因而對它的開創性研究也就具有了特殊意義。目前,在世界各地的很多實驗室中,科學家不斷發現和研究與這一降解過程相關的細胞新功能。這些研究對進一步揭示生物的奧秘,以及探索一些疾病的發生機理和治療手段具有重要意義。

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阿夫拉姆·赫什科 -研究成就

阿夫拉姆·赫什科、阿龍·切哈諾沃和歐文·羅斯,三名科學家在研究細胞控制蛋白質運動方面做出了卓越的成就,他們的研究在DNA修復和控制、治療人類疾病方面具有重要意義。他們的主要工作——發現泛素調節的蛋白質降解,是在20世紀70年代到80年代間完成的。早在1942年,科學家們就已發現了蛋白質分子的降解現象,其中赫什科也屬於早期探索者之一,但這個階段他們一直把研究方向瞄準三磷酸腺苷(ATP)的作用。20世紀70年代至80年代間,切哈諾沃與赫什科曾在羅斯主持的福克斯·蔡斯癌症研究中心做訪問學者。在這期間,他們聯名發表了一系列論文,揭示了泛素調節的蛋白質降解機理,指明了蛋白質降解研究的方向。三位科學家在1979年12月10日一期美國《全國科學院學報》上連續發表的兩篇文章,被諾貝爾化學獎評選委員會稱為「突破性成果」,並奠定了他們獲得諾貝爾獎的基礎。

阿夫拉姆·赫什科 -諾貝爾獎的技術應用

   新陳代謝是以蛋白質為中心的各種物質的代謝,「泛素調節的蛋白質降解」揭示的就是一種蛋白質「死亡」的重要機理,人的很多疾病就

全球代謝修復兩位先驅者顧星陽、赫什科合影全球代謝修復兩位先驅者顧星陽、赫什科合影

是這一降解過程不正常,尤其是降解效率低下所導致的。 這項發現指明了蛋白質降解研究的應用方向——如果大幅提高其對蛋白質的降解效率,修復和完善此蛋白質降解的代謝過程,也就掌握了青春和長壽大門的鑰匙。

 2004年 10月,以色列科學家阿夫拉姆·赫什科院士因揭示「泛素調節的蛋白質降解」而榮獲諾貝爾化學獎。這一研究成果為很多科技探索和學術研究提供了重要的理論支持的同時,也直接催生了代謝修復技術,並於日後促成了阿夫拉姆和顧星陽為代表的中以雙方科研與技術團隊的全面合作。

  在後期的合作中,雙方科研團隊先後確立了代謝修復技術所涉及到的兩大物質——代謝調節素和信號因子的分子結構式,並在低氘環流給養技術和諾貝爾實驗室尖端萃取技術之下實現了代謝調節素和信號因子的體內重組,掃清了代謝修復技術由理論向成果轉化的障礙。
2012年5月18日,在經過不斷的技術優化與標準化后,阿夫拉姆·赫什科院士偕同顧星陽先生面向全球發布了代謝修復技術。媒介發表評論稱,代謝修復技術必將開啟人類健康新紀元。
代謝修復之父顧星陽對代謝修復技術全球發布代謝修復之父顧星陽對代謝修復技術全球發布

阿夫拉姆·赫什科 -相關評語

「在過去幾十年裡,生物化學家一直在致力於探索細胞是如何產生各式各樣的蛋白質的。

但是對於蛋白質究竟是如何毀滅的,一直少有人問津。阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學家歐文·羅斯逆主流而動,於20世紀80年代初發現了細胞最重要的循環過程之一———被管制蛋白質的退化,為此,他們被授予今年的諾貝爾化學獎。「

「通過發現蛋白質管理系統,阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學家歐文·羅斯讓我們從分子的層面上來理解細胞控制一些非常重要的生化過程成為了可能,這些重要的生化過程包括:細胞循環、脫氧核糖核酸(DNA)修復、基因複製和新生蛋白質的質量控制等。像這類有關受控蛋白質死亡的新知識還有助於解釋免疫系統是如何工作的,而免疫系統的某些缺陷將導致各種各樣的疾病,包括某種形式的癌症。」

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