2006諾貝爾獎專題系列---經濟學獎與化學獎 揭開基因轉錄之謎

Roselu

跨領域 求均富 2006諾貝爾獎專題系列2之2 經濟學獎與化學獎 揭開基因轉錄之謎

【章為皓（中央研究院化學研究所助理研究員)】
　　繼上周生物、醫學獎與物理獎專題之後，本周《時報科學與人文》持續追蹤本屆諾貝爾獎相關話題。今年經濟學獎得主以通貨膨脹及失業率研究獲獎；化學獎得主則跨越生化領域，以真核RNA基因轉錄等相關研究獲獎。
　　◆化學獎得主：羅傑•孔恩伯格（Roger D. Kornberg）
　　◆獲獎原因：對真核RNA聚合（酉每）轉錄的終身供獻。
　　今年十月五日，我驚喜得知羅傑（Roger D. Kornberg）一人獨獲今年化學獎，以表彰他對真核轉錄的終身供獻。我有幸在孔羅傑實驗室，待了將近十載寒暑，像一個攝影師一樣，親身拍下羅傑團隊成功登上巔峰的偉大過程。
　　若說羅傑得諾貝爾是他的命定，並不誇大。早在九○年代中期，瑞典諾貝爾學會已經看好羅傑、雷得（Robert Roeder）和錢澤南（Ro bert Tijian，中研院院士）在真核轉錄方面的成就，所以科學界一直爭論到底應頒予羅傑生理醫學獎，還是化學獎？是二三人分、還是一人獨享﹖如果二三人分，其他人應該如何配置﹖
　　脫離諾貝爾獎得主父親的掌控
　　羅傑是一九五九年諾貝爾生理醫學獎得主孔亞瑟•孔恩伯格的長子，是猶太裔的美國人。羅傑的祖父早在二十世紀初，在劊子手希特勒崛起前，就從波蘭移民到紐約從事裁縫業。亞瑟畢業於羅徹斯特醫學院，手創華盛頓大學生化系、史丹福生化系，是近代生物技術的教父。
　　亞瑟對羅傑而言，像是一位嚴厲的教練，不但把羅傑從小帶在身邊，親自調教生物化學實驗，高中之後，每個寒暑假把羅傑送到世界各地友人實驗室打工，廣泛學習各種實驗技藝，目的是要羅傑通過如陳之藩〈哲學家皇帝〉一文中所述對王子的陶養，從而培育出過人之智慧、毅力與勇氣。
　　羅傑有計畫地進入全世界最棒的哈佛化學系大學部。脫離老爹掌控，羅傑積極補強數理教育，取得一般生物科學家最缺乏的一塊知識領域，奠定了跨領域工作的語文基礎，從而有超越老爸的可能。
　　當時，羅傑的興趣逐漸轉向複雜系統物理學，選擇博士論文導師時曾考慮到南加州找青畝（Zimm）做高分子溶液物理，不過後來還是乖乖回到史丹福，跟隨剛從加州理工被搬上來的脂質物理大師哈定•麥康諾（Harden McConnell）。
　　起初哈定拒收羅傑，因為他不想亞瑟來干擾他指導羅傑。也許正因如此，兇悍的哈定就任憑羅傑為所欲為。
　　羅傑選擇解決脂質在細胞膜上漂移和翻轉的問題，到第三年仍無結果，哈定終於按捺不住了，跑來問羅傑：「你不擔心畢不了業嗎﹖要不要換簡單的題目？」羅傑回答說：「我只想解決問題！」由此可見羅傑面對困難問題時，超固執的態度。
　　突破脂質動態研究，論文列於教科書
　　終於在第四年，羅傑有了突破，並立刻發表了兩篇美國國家科學院院誌論文，後來成為載於生化教科書關於脂質動態的經典。
　　其後，羅傑順利申請到美國國衛院博士後獎學金，遠赴在英格蘭劍橋的近世結構生物學的搖籃──英國醫學研究中心（Medical Resea rch Council），跟隨克魯格（Aaron Klug，一九八二年諾貝爾化學獎得主）和克立克（Francis Crick，一九六二年貝爾生物、醫學獎得主）學習電子顯微鏡和X光結晶學。
　　羅傑很清楚到劍橋的目的，是要解決纏繞於真核雙螺旋DNA上之組織蛋白（histone）的分子結構。克魯格對羅傑所提的課題非常感興趣，但他也警告羅傑，組織蛋白是個很棘手的系統。
　　不久，羅傑發現傳統純化組織蛋白的方法太過嚴苛，可能造成組織蛋白的變性和隨機聚集。羅傑立刻用溫和的蔗糖梯度法分離出接近原始態的組織蛋白與雙螺旋DNA的複合物，並用一種新發現的DNA切截酵素配合電顯來研究組織蛋白與雙螺旋DNA的複合物的結構，近而提出「珠在絃上的模型」，發表一系列震驚世界的文章。
　　該模型如今已成為羅傑另一項寫於生化教科書中的定論。不過少年得志大不幸，羅傑在撰寫第一篇發表於《科學》期刊文章的草稿時，直接了當指出前人的錯誤是由於不良樣品製備的結果。因此二十年來羅傑受到劍橋一幫人圍堵，要不然羅傑光是靠組織蛋白與雙螺旋DNA 的交互做用就足獲一次諾貝爾獎。
　　回到加州，研究真核RNA聚合（酉每）
　　羅傑曾告訴我，他對於撰文不慎，十分後悔，難怪後來羅傑的文章，總是行文優雅，不露鋒芒，我往往要仔細讀好幾回，才能明白隱藏於字裡行間的春秋大義。
　　雖然羅傑在劍橋沒有如願解出組織蛋白的X光結構，單靠著組織蛋白與雙螺旋DNA的交互作用的驚人貢獻，羅傑立刻被哈佛大學延攬為助理教授。那時結構生物學尚屬年輕的領域，全美最年輕的史丹福結構生物系在八○年代開張了，於是羅傑又從哈佛助理教授直升史丹福正教授並兼任系主任。
　　七○年代年初，真核RNA聚合（酉每）已經被向彭（Chambon）和雷得（Roeder）等人分離出來，奇怪的是，該酵素不像原核RNA聚合（酉每）具有辨識起動子的能力。
　　那麼，真核RNA聚合（酉每）怎麼開始基因轉錄呢？是不是需要其他的轉錄因子幫忙？這樣的問題一直存在羅傑的腦海中。
　　八○年代，羅傑回到史丹福後，羅傑一面繼續組織蛋白與雙螺旋D NA的工作，一面著手建立幾套試管內真核轉錄活性的生化系統，以追蹤這些被臆測的轉錄因子，另一面又發展新穎結晶學方法，使得像真核RNA聚合（酉每）這麼大的多單元蛋白質可以讓羅傑向克魯格習得的傅立葉電顯術派上用場。
　　很快地，羅傑的實驗室在九○年代初期就有下列驚人結果：分離出轉錄因子、找到轉錄仲介蛋白，並且發明二維脂質電子結晶學，成功應用二維結晶學解出RNA聚合（酉每）的電顯結構。
　　對待手下如藝術家
　　羅傑最特殊的地方是他能吸引一群最好的學生和博士後研究員，來和他一起長期抗戰。每一個人都具有代表性，並且能在不同的關鍵時刻做出重大突破。因此沒有一人可以誇口他是那一號關鍵人物，這些關鍵人物群限於篇幅不列於此。
　　聰明之外，羅傑是一位有異象、有單純信心的領導者，而羅傑同時具有謙虛、慷慨、體恤等美德，讓他能夠對待他的手下如同對待藝術家一般，使他們將才能發揮得淋漓盡致。
　　羅傑最厲害的是他的推理能力與記憶力，而且他總是把他的記憶力用在對我們有利的地方，比方說他從來不會忘記在他的演講上提到那一個學生做過那一個貢獻。
　　我永遠忘不了一九九九年秋季，在我解出解旋酉每結構解之後，有一個晚上當我正在做一個單粒子樣品，想要再挑戰解旋（酉每）和聚合（酉每）複合體的結構時，羅傑從他家裡回到研究室。
　　羅傑發現只有我一人仍在工作，於是他笑笑地對我說﹕「你可以畢業了，受苦是為了得著權柄，你已經得著了﹔當初得欺騙你這個題目很簡單，要不然你可能要半途而廢了，我都是如此告訴我的學生的。」
　　似乎我一切的遭遇都是羅傑的精心設計。其實，我學位能「順利」取得，全靠羅傑給我的信心，也許智慧加上信心正是猶太人在各領域出類拔萃的重要關鍵吧

Roselu

第6對父子檔 諾貝爾化學獎 美國柯恩柏格獨得(2-1)

【楊明暐�綜合四日外電報導】
　　瑞典皇家科學院今天宣布，美國生物化學家羅傑•柯恩柏格（Rog er D. Kornberg）從事與基因有關的「真核轉錄」研究貢獻卓越，獨得今年諾貝爾化學獎。羅傑的父親亞瑟也因從事基因研究，於一九五九年獲頒諾貝爾醫學獎。兩人是諾貝爾獎史上第六對父子檔。
　　瑞典皇家科學院表彰羅傑•柯恩柏格是第一位在分子層次上，真實呈現「真核轉錄」過程的科學家。「真核轉錄」指真核細胞的基因訊息經複製，再轉移到細胞製造蛋白質部分的過程。人類等哺乳動物和許多其他生物皆屬真核細胞生物。
　　所有活著的生物，細胞內去氧核糖核酸（ＤＮＡ）的基因訊息不斷轉錄。由於ＤＮＡ分子在細胞核內受到保護，基因訊息經複製並轉成「傳訊核糖核酸」（ｍＲＮＡ），ｍＲＮＡ帶著訊息前往細胞內製造蛋白質的部分。
　　蛋白質創造有機體並促成其運作，前述轉錄過程若中斷，細胞就會停止製造蛋白質，有機體很快便死亡。許多疾病，如癌症、心臟病和各種不同發炎現象，都跟轉錄過程受到干擾有關。
　　羅傑的貢獻在於，他以分子結構方式完整呈現真核細胞轉錄流程，從「ＲＮＡ股」（RNA-strand）的構成，到轉錄過程中，ＤＮＡ、聚合（酉每）和ＲＮＡ的確切位置。皇家科學院表示，了解轉錄如何進行，有醫學上的重要意義。
　　現年五十九歲的羅傑任教加州史丹福大學醫學院，四十七年前其父亞瑟•柯恩柏格在斯德哥爾摩領取諾貝爾醫學獎時，他曾前往觀禮。柯恩伯格得知獲獎後表示，「我真的不認為他的得獎對我有直接影響」，但他對科學的熱情部份來自父親。亞瑟的研究促進學界了解基因資訊如何由母細胞移至子細胞；羅傑的成就則在描繪酵素如何複製遺傳密碼ＤＮＡ，以及複製出的ＤＮＡ如何儲存在細胞外部，此過程稱為轉錄。羅傑是一人獲獎，獨得一千萬瑞典克朗（約四千五百萬元台幣）獎金。
　　諾貝爾獎史上出現六對父子檔，另有一對父女檔：一九○三年物理學獎得主皮埃爾•居禮和一九三五年化學獎得主艾琳•約里特─居禮。皮埃爾的夫人即大名鼎鼎的居禮夫人，她和皮埃爾一起得到諾貝爾物理獎後，一九一一年獨得諾貝爾化學獎，是第一位兩度獲頒諾貝爾獎的人，也是唯一一位跨越兩個學科領域的雙料諾貝爾獎得主。她的女兒艾琳和女婿弗列德里克•約里特─居禮一起得獎，總計一家出了四位諾貝爾獎得主。

美國史丹福大學教授羅傑．柯恩柏格榮獲今年諾貝爾化學獎，國內學者指出，他的貢獻在於清楚描述基因轉錄過程，有助瞭解真核細胞及疾病治療。
　　中央研究院院士、分子生物學研究所研究員沈哲鯤對該獎只有一人獨得感到意外，他認為得獎者應三至四位。但他指出，柯恩柏格「純化」並「決定」了ＲＮＡ聚合（酉每）酵素大複合體的結構，幫助人類瞭解真核細胞基因轉錄機制，有助癌症等疾病治療及ＤＮＡ修補。
　　中央研究院植物暨微生物學研究所所長賀端華指出，柯恩柏格最大的貢獻在於，他不但清楚描述高等生物細胞分化的分子機制過程，而且透過儀器，讓人類親眼見到轉錄過程。聽起來雖然很簡單，但非常重要。一旦過程出差錯，即有產生病變的可能，癌細胞便是如此。沈哲鯤表示，近十年來生物與化學的結合已成為趨勢。他預測，往後幾屆的諾貝爾化學獎，生物化學或分子生物學出線的機率仍然很大。

dowell

以前豬頭教我們DNA,
現在版主又弄個RNA.

我看我這輩子,
是永遠搞不懂這兩個哆啦A.

本以為,
犯罪,分家產,......
一些奇奇怪怪的事,要DNA,
而RNA,光看完此篇,就要A半天,
消化不良,整死人.

DNA 呀, RNA,
好在,
我家有台RCA,
每天可看CIA.

[ 本帖最後由 dowell 於 2006-11-5 10:04 編輯 ]