蛋白质如何折叠?发现者获颁德国医学奖 | 科技环境 | DW | 20.01.2019
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科技环境

蛋白质如何折叠?发现者获颁德国医学奖

德国生物化学家哈特尔及美国学者霍里奇在阿尔茨海默症及帕金森氏症的研究中取得卓越成就,获颁德国知名医学奖——达姆施泰特奖。

Kernspinaufnahmen eines Gehirns (Colourbox)

阿尔茨海默症以后有救了?

(德国之声中文网)蛋白质对人体相当重要。通过蛋白质折叠,蛋白质能从无规则卷曲折叠成功能性的三维结构。这是一个复杂繁琐的过程,也是德国生物化学家弗朗茨-乌尔里奇·哈特尔(Franz Ulrich Hartl)和美国生物学家亚瑟·霍里奇(Arthur L. Horwich)的研究课题。这两名学者的研究结果推翻了上世纪70年代的中心学说。当时的学者认为,蛋白质能自行正确折叠,此一说法如今被认为存在谬误。

哈特尔和霍里奇的研究使他们成为本届保罗·埃尔利希及路德维希·达姆施泰特奖(Paul Ehrlich und Ludwig Darmstaedter Preis)得主。德国免疫学教授、保罗·埃尔利希基金会主席波姆(Professor Thomas Boehm)表示:"这两人归纳出基本原则。他们开辟出一个全新的研究领域。这对阿尔茨海默症等神经退化性疾病的研究极为重要。"

成功的双人组

Deutschland Prof. Dr. Franz-Ulrich Hartl (Max-Planck-Institut/A. Griesch)

马普所的哈特尔教授

61岁的哈特尔是德国马克斯-普朗克生化研究所所长。霍里奇(68岁)则在美国耶鲁大学医学院的波义分子中心从事研究工作。两人都是细胞蛋白质化学的先驱人物。他们的研究发现了蛋白质折叠中的分子机器,并确认其在折叠过程中的重要性。若蛋白质无法正确折叠,细胞便无法执行生命功能,进而造成致命性后果。波姆解释道:"细胞的死亡会对神经系统及神经退化性疾病如阿尔茨海默症造成影响。"

蛋白质的重要助手:分子伴侣

蛋白质折叠的过程不仅复杂而且耗费能量,因此蛋白质无法自行折叠,必须借助"分子伴侣"才能完成。分子伴侣的发现者正是哈特尔和霍里奇。其笼型结构会将蛋白链及细胞中的其它蛋白隔开,蛋白链能趁此时快速且不受干扰地发展为三维结构。

错误折叠的蛋白质

Dr. Arthur L. Horwich (Yale University/T. Dagradi)

耶鲁大学的霍里奇博士

蛋白质在找到正确形式后才能发挥其功能,并形成更大的组成单元。免疫学教授波姆表示,错误折叠的蛋白质会发生聚集,可能危及细胞和整个有机体。"错误折叠蛋白质的聚集体可能吸引其它蛋白质,进而使细胞内的蛋白质失衡。"波姆解释:"细胞是由不同蛋白质组成。每个蛋白质都有特定功能,而且必须存在于正确的位置上。"惟有如此,代谢过程才能井然有序地进行。

对医学的重大意义

蛋白质错误折叠及聚集可能导致许多神经退化性疾病,其中包括帕金森氏症、俗称老年痴呆的阿尔茨海默症以及肌萎缩侧索硬化症。蛋白质折叠的发现是更深入了解这些疾病的基础,通过这项发现,研究人员有望找出治疗方法。"若能以人工方式增加细胞的折叠空间,便能有效降低蛋白质沉积。"

波姆表示,这也是哈特尔和霍里奇研究的重要贡献之一。"这至少是希望的曙光,在特定情况下通过增加细胞的折叠空间,减少会导致阿尔茨海默症的蛋白质沉积。"

此外,医界还寄望能借此找到治疗及开发药物的基础。无论如何,哈特尔和霍里奇的研究带领人们踏出了正确的第一步。

后起之秀

Dorothee Dormann (Magdalena Jooss, München)

获奖者多尔曼

波姆在宣布达姆施泰特新人奖得奖人时介绍称:"朵罗提·多尔曼(Dorothee Dormann)正针对细胞如何在各区域分工进行研究。"细胞不是毫无章法的分子组成的,其分工非常明确:在哪个部位、哪个部位,由谁负责特定工作,都有一定的规则。

多尔曼的研究内容是针对人们过去便注意到的一个现象,即所谓的无膜细胞器。细胞质中的蛋白质并非杂乱无章。它们是以小单位的形式聚集。波姆介绍道:"不过它们不受到薄膜包覆,我们称之为相变。"

小单位的蛋白质如何与其它蛋白质单位区隔正是多尔曼的研究重点。这名女性学者希望通过研究找出其中的运行机制。肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆也是多尔曼的研究重心。目前上述疾病仍无法治愈,病患多数在发病的几年后死亡。现年42岁的多尔曼希望能进一步探索神经性退化背后的分子机制。她将把本次获奖的奖金投入未来的研究中。

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