「大家從PPT的圖顯中可以看出毛毛蟲、蝴蝶具有相同的基因組,為何它們卻具備不同的形態和功能?大家還可從蝙蝠的骨骼和人骨骼的基因組對比中可看出兩者的進化關係……」1988年諾貝爾化學獎獲得者羅伯特·胡貝爾教授5月17日受聘南京工業大學榮譽教授,並作「生命的組成單元——蛋白質結構進化的美學」主題報告。
分享治學和人生經驗——興趣是最好的老師
「我是怎麼從一個年輕學生成為一個晶體學家的呢?」胡貝爾教授與南工大師生分享了自己的治學和人生經驗時,拉家常般親切地說道,「因為我在爬山時發現了一塊發光的石頭,這激起了我的研究興趣——什麼導致其發光的?更為我進一步發現和驗證物質內部結構埋下了伏筆,就這樣我一步步地進入了科學研究的殿堂……」PPT上的蛋白質結構色彩鮮豔、明麗無比,有的像翩然起舞的蝴蝶,有的像螺旋上升的華柱,胡貝爾教授說蛋白質結構的進化過程中既展現了結構美還充分體現了其功能的美。1988年,胡貝爾教授因「細菌的光合作用中心之蛋白質複合體的三維空間結構」研究成果而為德國摘得諾貝爾化學獎桂冕。
蛋白質晶體結構——決定功能形態的迥異
「毛毛蟲和蝴蝶雖然具有相同的基因組,但是其蛋白組的不同結構導致了兩者最後形態和功能的不一樣,也就是說蛋白質晶體結構決定事物的形態與功能。」胡貝爾教授通過這一實例及蝙蝠和人的骨骼基因組的進化等實例,闡釋了蛋白質合成、摺疊和降解對於生物體形態和功能的重要性。他還通過展示蛋白質晶體三維結構和義大利羅馬建築的相似性闡述晶體學在蛋白質組學中的重要作用,並且從進化的角度分析了蛋白質對人和蝙蝠、昆蟲和鯨魚結構差異的影響。
研究蛋白質作用機理——具有顯著的社會效益和經濟效益
胡貝爾教授還對光合作用蛋白的結構進行了解析。他說,化學和生物學交叉的核心「光合作用」中,2/3以上都與蛋白質有關。比如以抗凝血藥為例,了解其蛋白質晶體結構就能更有效地使其與病菌發生作用,達到抑制消滅病菌毒害的作用。以他為首的德國馬普化學研究所曾成功地分離出G蛋白的完整晶體,G蛋白的數量在人體免疫蛋白中佔80%,存在於血液和淋巴液中,可以保護身體不受細菌、病毒和有毒物質的侵害。因而,揭示G蛋白的結構對治療過敏等免疫系統疾病和器官移植中的排異反應有重要意義。
科學研究如果能對蛋白質結構充分了解,學會調控對接小分子,將物理、化學、生物及醫學等領域進行交叉研究就能創造出顯著的社會效益和經濟效益。