“G蛋白偶聯受體”聽起來可能陌生,但這種物質好像細胞膜上的一把鎖,外界刺激通過它影響細胞內的活動。
感知外界的窗口
2012年10月10日,瑞典皇家科學院宣布將本年度的諾貝爾化學獎頒給美國科學家羅伯特 萊夫科維茨(Robert Lefkowitz)和布萊恩 科比爾卡(BrianKobilka),以表彰他們“對G蛋白偶聯受體的研究”。
“G蛋白偶聯受體”聽起來可能陌生,但它每時每刻都在人體內發揮著重要的作用。看過世界名畫《呐喊》嗎?萊夫科維茨和科比爾卡傾其全力所要解決的問題便蘊含其中。當我們像《呐喊》的男主角一樣驚恐失措時,整個身體進入緊張狀態,腎上腺素向血管中釋放激素,很快,全身細胞都感覺到有事情要發生了。人體數以億計的細胞究竟是如何被調動起來執行協同反應?類似地,人體究竟如何感知光線、氣味和味道等外界環境?
在諾貝爾獎的發布會上,工作人員為了給大家解釋兩位獲“諾獎”的教授的研究,便搬出了油畫《呐喊》。
1968年,萊夫科維茨利用碘的放射性同位素尋找細胞接受腎上腺素的物質——β腎上腺素受體,這一類物質後來被稱為G蛋白偶聯受體(GPCRs)。他解釋說:“這種物質好像細胞膜上的一把鎖,外界刺激通過它影響細胞內的活動。”
德國科學家海因西裏 米勒(Heinrich Müller)可能是曆史上第一個關心視覺反應並有所收獲的科學家。1851年,他發現視網膜上帶有紫紅色的色素,可能是感受光線的關鍵。1877年,按照米勒的思路,德國醫生弗朗茲 博爾(Franz Boll)發表論文稱,他從視網膜中發現了“視杆細胞”,並從中提取出一些在暗處呈紫紅色的物質。
實驗證明,這些視色素吸收光譜與動物在昏暗環境中光譜的曲線一致。博爾稱,“這種視色素的光化學作用可能是視覺的基礎。”
不久後,另一名德國醫生威利 庫恩(Willy Kühne)發現了這一領域中的科學“富礦”。他進一步純化了博爾發現的紫紅色物質,並稱之為“視紫物質”。實際上,後來,“視紫物質”被證明是一種蛋白質,即“視杆蛋白”。當時,庫恩假設,視紫物質遇光發生光化學反應,刺激視神經從而產生視覺。
萊夫科維茨的研究與之類似。20世紀60年代從美國哥倫比亞大學醫學院畢業後,他一直醉心於細胞信號傳導的研究。不同的是,萊夫科維茨的興趣在腎上腺素的影響上。
他最重要的成果是在1968年做出的,此時的萊夫科維茨已在這個領域聲名鵲起。此後,他還提純了一部分β腎上腺素。由於大約50%的藥物靶點都與GPCRs有關,萊夫科維茨的先驅性工作受到了藥理學領域的追捧。
差點錯過“諾獎”電話說萊夫科維茨是一名“伯樂”一點也不為過。萊夫科維茨的實驗室一直有10多名博士後,他堅持每周3次與每名博士後進行一對一討論,每周至少3次的小組會。因此,萊夫科維茨會刻意避免出席過多會議、參加過多的非學術活動,來保證參與科研的時間。
全球範圍內,他至今已培養出兩百多名教授,其中至少包括兩個世界聞名的科學家。一名是美國科學院院士科比爾卡,另一名便是中國科學院院士裴鋼。
裴鋼曾於1992年到1995年間在萊夫科維茨實驗組進行博士後工作。他眼中的萊夫科維茨“永遠有熱情和朝氣、能量非常大”。兩人經常在走廊上就某個科學問題大聲爭論,整棟樓都能聽見。
這樣的場景給萊夫科維茨留下了極其深刻的印象,以至於每招收新的博士後,他都要向他們講述這段美好的記憶。當時,他用“FamousGang Pei”(著名的裴鋼)來稱呼裴鋼,並認為裴鋼所處的時代具有非常好的科研機會,是“巨人的時代”。
萊夫科維茨教導學生,做一名好科學家,動力、堅持和專注缺一不可。如果要成為一名大科學家,除此之外則還要加上“想象”一條。
對於“專注”,他親自做過一次“示範”:為了彌補平日無暇照顧家庭的狀況,萊夫科維茨每年都要帶全家外出度假。度假中,他仍然堅持每天兩小時的跑步鍛煉。一天,家人見他4個多小時仍然沒有返回,四處尋找後才發現,他竟然鑽進電話亭給學生打電話詢問實驗進展,於是遭到妻子的痛罵。