中国应用生理学杂志
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今年的诺贝尔生理学或医学奖,饶毅教授8年前就

北京时间 2021年 10 月 4日下午 5 点 30 分,2021 年诺贝尔生理学或医学奖公布,两位美国科学家大卫·朱利叶斯(David Julius)和阿登·帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian),因为发现了温度和触觉感受器,获得2021年诺贝尔生理学或医学奖。


早在2013年,北京大学教授、首都医科大学校长饶毅教授就曾在博客中预测,加利福尼亚大学旧金山分校的朱利叶斯教授获诺奖的可能性很大。当时华人科学家、加州大学旧金山分校生物化学和生物物理系教授程亦凡,与朱利叶斯教授一起解析了近原子分辨率的膜蛋白TRPV1结构,成为冷冻电镜领域的重大突破,饶毅教授预测朱利叶斯教授与程亦凡获诺贝尔化学奖的可能很大。

2016年5月,程亦凡教授到清华大学作学术演讲时,饶毅教授发文提到程亦凡教授与Julius教授的上述研究时又表示,如果没有两人合作的结构分析,Julius可能单独获诺贝尔生理或医学奖。

可以说,这次诺奖的结果,在饶毅教授的预测之中,又在饶毅教授的预测之外!

图为饶毅教授。


预料之中:揭示了为什么吃辣椒会感到辣和热?

为什么人吃辣椒时会同时感到辣和热?

2016年5月25日,饶毅教授在其主编的微信公号“知识分子”刊发了的《国产博士的记录》的文章提到,这一司空见惯的“常识”,其原因在1997年被揭开。而揭开这一原理的就是朱利叶斯!

根据饶毅教授的上述文章介绍,旧金山加州大学(UCSF)的David Julius教授,于1980年代在Richard Axel实验室开始用当时算比较新的方法(表达克隆,Expression Cloning)寻找五羟色胺的受体。十几年后,他继续用这一方法,改为寻找辣椒素(capsaicin)的受体,于1997年找到了一个被辣椒素激活的蛋白质分子VR1,而且发现VR1还被加热所激活,因为辣椒素已知与痛觉通路有关,所以这一工作,同时揭开了温度感受的机理(Caterina et al., 1997)和痛觉的外周感受的部分机理,其中痛觉的研究当时还需后续实验。而且Julius实验室于2002年发现和证明了鸟类和哺乳类VR1差别所在。

不仅如此,Julius实验室于1997年找到大鼠的VR1时,还发现它属于TRP通道家族。此后的二十多年,朱利叶斯以TRPV1为起点,又相继发现了多种与躯体感受相关的TRP家族的通道蛋白。Trp通道功能的确定,解决了其他常见感觉(温、压、部分的痛)第一级的分子机理,有较大意义。

2019年9月,朱利叶斯获得2020突破奖生命科学奖——这个奖项和拉斯克将,一直被认为是诺奖的风向标。

预测之外:另一位遗落的华人科学家

在当时的预测中,饶毅教授提到了华人科学家、加州大学旧金山分校生物化学和生物物理系教授程亦凡。

因为在Julius等发行公认Trp通道蛋白有多种重要作用后,其机理就为人们很想理解。2013年,12月5日,程亦凡与Julius两个实验室合作,解出了TRP通道家族V1的结构,第一作者皆为华人,通讯作者为程与Julius。


当时学术界分析,二人合作解析了包括TRPV1在内的多种TRP蛋白的三维结构,并综合运用基因敲除等生理手段,回答这些神奇蛋白的结构与功能关系,为靶向药物开发提供理论基础。同时使冷冻电镜技术大放异彩,让该领域整体上有了质的飞跃,在科研领域引起了巨大轰动。

饶毅教授在文中分析:“如果没有结构分析,Julius可能单独获诺贝尔生理或医学奖。现在有结构分析,而且是冷冻电镜应用成功的早期例子之一,Julius与程亦凡获诺贝尔化学奖的可能很大。”

不过这次华人科学家程亦凡没有进入诺奖生理学或医学奖名单。相反,是另一位专家帕塔普蒂安教授。

公开资料显示,帕塔普蒂安,1967年出生于黎巴嫩贝鲁特,分子生物学家和神经学家,在美国加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所担任研究员。

虽然大卫·朱利叶斯等人把温度感觉的机制正在逐步展开,但机械刺激如何转化为人们的触觉和压力感仍不清楚。阿登·帕塔普蒂安做了这部分工作,利用压力敏感细胞发现了一种新型感应器,可以对皮肤和内部器官中的机械刺激做出反应。

帕塔普蒂安领导的这些研究,获得过2017年哥伦比亚大学的阿尔登·斯宾塞奖和2019年罗森斯蒂尔基础医学研究杰出工作奖(也是与David Julius分享)。

谈及今年的诺奖成果,中日医院疼痛科主任樊碧发10月4日在接受健康时报记者采访时表示,这是一项及其重要的研究发现,对研究生命本质、生命周期有着重要意义。