斯坦福大學教授Carolyn Bertozzi榮獲諾貝爾化學獎

諾貝爾獎是全球範圍內(nei) 最受矚目的科學榮譽。斯坦福大學在曆年產(chan) 生了多位諾貝爾獎得主。2020年,諾貝爾經濟學獎授予斯坦福大學商學院教授Paul R Milgrom和Robert B Wilson,獲獎理由為(wei) “對拍賣理論的改進和發明了新拍賣形式”。

2021年,諾貝爾經濟學獎授予斯坦福大學商學院教授Guido Imbens,獲獎理由為(wei) “因果關(guan) 係分析方麵的方法學”。今年剛剛出爐的諾貝爾化學獎項,由斯坦福大學教授Carolyn Bertozzi,美國Scripps研究所的K. Barry Sharpless教授(斯坦福大學博士)以及丹麥哥本哈根大學的Morten Meldal教授一起獲得,Carolyn Bertozzi 也是諾貝爾曆史上為(wei) 數不多的女性科學家獲獎者。

Carolyn Bertozzi,斯坦福大學人文科學學院講席教授,化學教授,並在化學與(yu) 係統生物學和放射學中心任職,Bertozzi教授被公認為(wei) 是生物正交化學領域的奠基人。生物正交化學是一組化學反應,使研究人員能夠在不幹擾自然生物過程的情況下研究生物中的分子及其相互作用。

Bertozzi教授的實驗室在20世紀90年代末和21世紀初首次開發了這些方法。從(cong) 那時起,她的實驗室和其他人就利用它們(men) 來回答有關(guan) 糖在生物學中的作用的基本問題並解決(jue) 實際問題例如開發更好的傳(chuan) 染病檢測方法,並創造一種新的藥物,可以更好地靶向腫瘤,目前正在臨(lin) 床試驗中進行測試。

斯坦福大學校長Marc Tessier Lavigne表示:“Carolyn Bertozzi獲得諾貝爾化學獎,我感到非常高興(xing) 。在生物正交化學領域的開拓者中,她以一種研究生物分子過程的新方法,幫助世界各地的科學家更深入地了解生命係統中的化學反應。她的工作對現實世界產(chan) 生了顯著的影響,開創了新的診斷和治療方法來治療疾病。

她是如此值得這個(ge) 榮譽,所有的斯坦福大學的同事非常自豪地稱她為(wei) 我們(men) 自己的人。”周三清晨,Bertozzi教授震驚地將雙手放在臉上。“他們(men) 打電話來,我甚至還沒醒過來……星巴克還沒開門,”她穿著睡衣在帕洛阿爾托家中的廚房餐桌旁大聲說道。

到淩晨3點,Bertozzi教授收到了近36封語音郵件。她說:“一整天都是這樣。這太瘋狂了。”大約兩(liang) 個(ge) 小時後,她在接受采訪時停下來查看消息說:“我的家人已經在預訂飛往斯德哥爾摩的航班了。真是太搞笑了。”當Bertozzi教授被諾貝爾委員會(hui) 的成員打來的電話吵醒時,這位成員除了透露這一重大消息外,還告訴她:“你有50分鍾的時間來整理自己,等待生活的改變。”

受指示不要在她最親(qin) 密的圈子之外分享這一消息,Bertozzi教授打電話給的第一個(ge) 人是她的父親(qin) ,他是麻省理工學院的退休物理教授。“他91歲了,當然,他欣喜若狂,”Bertozzi教授說。“然後他給我的姐姐們(men) 打電話,我們(men) 一直在發短信。我的一個(ge) 姐姐和爸爸觀看了現場。”Bertozzi教授創造了生物正交化學這個(ge) 術語,意思是“與(yu) 生物學無關(guan) ”——這是源於(yu) 對稱為(wei) 聚糖的複雜碳水化合物分子。

與(yu) 蛋白質和核酸(如DNA)一樣,它們(men) 是生命的關(guan) 鍵組成部分之一,也是最不為(wei) 人所知的部分之一,很大程度上是因為(wei) 它們(men) 在實驗室裏很難複製,而且在Bertozzi教授開始她的職業(ye) 生涯時,這也是最難分析的部分之一。然後,在多年努力了解一個(ge) 聚糖的結構和功能之後,她有了一個(ge) 想法:如果她能在糖分子上貼上熒光標簽,這樣她就能真正看到糖在活細胞中的位置,那會(hui) 怎麽(me) 樣?然而,棘手的部分並不是貼上熒光標簽。而是如何以一種不幹擾糖和細胞中所有其他分子的方式附加標簽。

Bertozzi教授當時是加州大學伯克利分校的化學教授,她和同事們(men) 嚐試了許多不同的化學反應來使其發揮作用,但最終發現了稱為(wei) Staudinger反應的過程,並根據他們(men) 的目的對其進行了修改。這種反應,現在被稱為(wei) Staudinger聯接或Staudinger-Bertozzi聯接,使她能夠在糖分子已經被整合到細胞中之後,將熒光標記附著到經過特殊修飾的糖分子上,所有這些反應都不會(hui) 破壞細胞的生物化學。

化學家第一次真正看到了糖是如何分布在細胞表麵的,這一發現也為(wei) 研究化學打開了大門,因為(wei) 它實際上發生在生物中,這是可以想象到的最複雜的化學環境之一。生物正交化學的下一步是建立在Sharpless教授和Meldal教授的點擊化學的工作基礎上的。點擊化學是一種簡單、可靠的化學形式,分子構建塊可以快速、高效地結合在一起。

為(wei) 了尋找加快生物正交過程的方法,Bertozzi教授發現了兩(liang) 位教授研究成果中一種反應的潛力,這就是被稱為(wei) 銅催化的疊氮-炔基Husigen環加成反應。這是點擊化學的經典,但需要進行改進才能用於(yu) 活細胞,因為(wei) 它會(hui) 將銅引入細胞,而銅是有毒的。受經典教科書(shu) 中化學的啟發,Bertozzi教授的實驗室修改了該反應,產(chan) 生了無銅點擊化學。這種生物正交化學的快速版本可以能夠跟蹤細胞中聚糖的活性。

自其發展以來,Bertozzi教授的生物正交反應及其衍生物已被用於(yu) 研究細胞如何構建蛋白質和其他分子,開發新的抗癌藥物,以及生產(chan) 儲(chu) 能新材料等許多其他應用。

“化學和生物界麵的研究一直是我從(cong) 事的領域,獲得諾貝爾化學生物學獎對這個(ge) 領域來說真的很棒。”Bertozzi教授說,她也是霍華德·休斯醫學研究所(HHMI)的研究員,該研究所自2000年以來一直在資助她的工作。“這個(ge) 領域並沒有那麽(me) 古老,但影響是顯而易見的。” 盡管Bertozzi教授隻有幾個(ge) 小時的時間來思考她作為(wei) 諾貝爾獎獲得者的新身份,但她已經在考慮如何充分利用這一榮譽。“我和諾獎電話打來前是同一個(ge) 人,但我意識到我的聲音現在有了一個(ge) 平台,我正在考慮如何使用它。”

文章節選自斯坦福大學官網報道,原文鏈接:https://news.stanford.edu/2022/10/05/carolyn-bertozzi-wins-nobel-chemistry/

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