本报首席记者 任荃

　　一个人、一棵树或是一个细菌，如何变成所谓的“自己”？十有八九的人会说，那是DNA决定的。的确，DNA上藏匿着每个生命个体的“蓝图”，只是很少有人知道，DNA是被动的，如果没有东西翻译并实现“蓝图”，就不会有生命存在。

　　昨天揭晓的2009年诺贝尔化学奖，将人类认识自然的目光再次带入生命体的最深处——一座无比复杂而极其精密的“蛋白质工厂”。这座名叫“核糖体”的微型工厂几乎遍布生物体的每一个细胞，它们一刻不停地依照“蓝图”合成上万种蛋白质，在化学水平上制造生命，并控制着它的走向。

　　最复杂的分子机器

　　核糖体是生命体中最小的细胞器，其直径大约只有二十几个纳米，透过普通光学显微镜，根本看不到它。而若要将这种半透明状的胶状物质从细胞中分离出来，则需要转速为10万转/分钟的高速离心机才行。

　　从分子的角度看，核糖体却是生物体中最复杂的分子机器。首先，它是由蛋白质和RNA(核糖核酸)构成的混合体，分子量高达500多万个道尔顿，而普通蛋白质的分子量通常只有1万至几十万个道尔顿。更重要的是，它能沿着信使RNA模板一边移动，一边一字不差地“翻译”着DNA上的遗传密码。从细菌到人类，各种生命体中核糖体的工作方式都惊人地相似。

　　在核糖体构建的“蛋白质工厂”，整个合成过程好似钟表的齿轮般齿齿相扣且异常精准：当信使RNA从细胞核核孔钻出来后，核糖体便附着于上，开始滑动，从起始密码子一直“翻译”到终止密码子。每“翻译”一个密码子，核糖体中的tRNA就会合成一个氨基酸分子，某些氨基酸分子脱水缩合后形成肽链，将一个又一个氨基酸连接起来形成初始蛋白质。

　　培养晶体是技术更是艺术

　　早在上世纪50年代末，科学家就已发现核糖体的存在，并分析了其化学成分。直到上世纪90年代末到本世纪初，拉马克里希南、施泰茨、约纳特等人才借助X射线晶体技术，得到了大肠杆菌等模式生物的完整核糖体晶体衍射图谱，揭开了“蛋白质工厂”的真面目。

　　所谓X射线晶体技术，就是用一种高强度X光为蛋白质晶体等生物大分子拍照。当年，沃森与克里克就是用这一方法破译了DNA双螺旋结构。尽管双螺旋的发现与核糖体的结构破译前后相差60年，但在结构生物学领域，要一个原子一个原子地“还原”核糖体这样的复杂大分子结构，仍不是一件容易的事。

　　中科院上海生化细胞研究所研究员金由辛告诉记者，用X光给核糖体拍照首先要得到成分非常均一的核糖体晶体。“要知道培养晶体是技术，更是艺术，更何况是结晶条件近乎苛刻的核糖体。”金由辛说，细菌等原核生物的核糖体包含3种rRNA和50多个蛋白质，哺乳动物等真核生物的核糖体则包含4种rRNA和80多个蛋白质，一旦纯化过程有半点闪失，得到的晶体中就会有缺损。

　　与此同时，接下来的破译工作也颇为艰巨。与DNA近乎完美的对称双链相比，核糖体的结构是不规则的，“零部件”种类繁多，破解其X光衍射图谱的难度更高。1999年和2000年，美国《科学》杂志连续两年将施泰茨等人的工作评为年度十大科技进展，从一个侧面反映了为核糖体拍照和读片的难度。

　　破解核糖体结构的意义，不仅在于它回答了生命过程的基本问题。对于广泛应用的抗生素来说，细菌的核糖体则是一个非常重要的药靶。因为，一旦核糖体无法正常工作，细菌就无法生存。研究发现，目前一半以上的抗生素可作用于核糖体上的靶点。不过，在我们已经使用的抗生素中，大都是随机发现的，而非从核糖体的结构出发，有意识地研发。据悉，约纳特与施泰茨等人正各自与国际大药厂合作，期望从核糖体三维结构模型出发，研发出新型抗生素。

　　性格迥异的同门师姐弟

　　三位获奖科学家中，约纳特与施泰茨不仅年纪相仿，某种程度上说，他俩可谓师出同门，而且师徒三代都被诺奖所垂青。原来，施泰茨早年在哈佛大学攻读博士期间，跟随的导师正是1976年诺贝尔化学奖得主、哈佛大学教授威廉·利普斯科姆；约纳特则于上世纪70年代赴哈佛进修，其老师恰巧也是利普斯科姆。而他们的“师爷”，也就是利普斯科姆的老师，则是1954年诺贝尔化学奖和1962年诺贝尔和平奖得主、美国著名化学家莱纳斯·鲍林。

　　中科院上海药物所研究员蒋华良与这对同门师姐弟之间有过学术交流，并于2005年陪同他俩一起登上了长城。1999年，蒋华良到约纳特所在的以色列魏茨曼科学研究所做了半年的访问教授，与这位有着多重性格的老太太结下了深厚友谊。“约纳特是个非常有意思的人，生活中的她很幽默，常常在吃饭时讲笑话。可对于她所钟爱的科学事业，老太太则是一板一眼，有时认真得有些不讲情面。”与她相比，施泰茨则是一个不苟言笑的科学家，无论生活还是工作，他都表情严肃。

　　从诺贝尔奖基金会提供的新闻公报中不难发现，三位科学家的突破性工作大都在世纪之交完成，距离今日得奖只有短短10年时间。对于通常需要足够长时间接受检验的诺奖来说，10年的“滞后期”似乎有些过于短暂。不过，这也许只是表象。蒋华良说，约纳特自1980年开始从事核糖体结构研究，并陆续破译了细菌核糖体的若干个亚单位结构，直到1999年才得到第一张核糖体的完整结构图。如果追溯得再远一点，自1969年创立以色列第一个结构生物学实验室以来，约纳特在蛋白质结构领域的工作已经持续了整整40年。

　　据新华社北京10月7日电 (记者 潘治) 瑞典皇家科学院7日宣布，美国科学家文卡特拉曼·拉马克里希南、托马斯·施泰茨和以色列科学家阿达·约纳特3人因“对核糖体结构和功能的研究”而共同获得今年的诺贝尔化学奖。

　　生命体就像一个极其复杂而又精密的仪器，不同“零件”在不同岗位上各司其职，有条不紊。而这一切，就要归功于仿佛扮演着生命化学工厂中工程师角色的“核糖体”：它翻译出DNA所携带的密码，进而产生不同的蛋白质，分别控制人体内不同的化学过程。

　　DNA(脱氧核糖核酸)是核酸的一类。生物体中的每一个细胞里，都有DNA分子。这些DNA分子决定了生命体的外貌及功能。DNA是几乎所有生物的遗传物质基础，它存储了大量的“指令”信息，能引导生物的发育和生命机能的运作。但是在生命体中，DNA所含有的指令就像一张写满密码的图纸，只有经核糖体的翻译，每条指令才能得到明确无误的执行。

　　具体而言，核糖体的工作，就是将DNA所含有的各种指令翻译出来，之后生成任务不同的蛋白质，例如用于输送氧气的血红蛋白、免疫系统中的抗体、胰岛素等激素或者分解糖的酶等等。

　　诺贝尔奖评委会介绍，三位科学家都采用了X射线蛋白质晶体学的技术，标识出了构成核糖体的成千上万个原子。这些科学家们不仅让我们知晓了核糖体的“外貌”，而且在原子层面上揭示了核糖体功能的机理。基于核糖体研究的有关成果，可以很容易理解，如果细菌的核糖体功能得到抑制，那么细菌就无法存活。在医学上，人们正是利用抗生素来抑制细菌的核糖体从而治疗疾病的。评委会说，三位科学家构筑了三维模型来显示不同的抗生素是如何抑制核糖体功能的，“这些模型已被用于研发新的抗生素，直接帮助减轻人类的病痛，拯救生命”。