世界上第一次用人工方法合成结晶牛胰岛素

人和动物胰脏内有一种呈岛形分布的细胞,分泌出一种叫胰岛素的激素,具有降低血糖和调节体内糖代谢的功能。胰岛素是一种蛋白质,蛋白质是生物体的主要功能物质,生命活动主要通过蛋白质来体现。1889年,德国的敏柯夫斯基首次发现了胰脏和糖尿病的关联后,就不断有人研究胰脏的“神秘内分泌物质”。1921年,加拿大的弗雷德里克.班廷等首次成功提取到了胰岛素,并成功地应用于临床治疗,因而获得了1923年诺贝尔医学奖。1948 年,英国生物化学家桑格就选择了一种分子量小,但具有蛋白质全部结构特征的牛胰岛素作为实验的典型材料进行研究,于1952年搞清了牛胰岛素的A链和B链上所有氨基酸的排列次序以及这两个链的结合方式,次年,他宣布破译出了牛胰岛素的全部结构。这是人类第一次搞清了一种重要蛋白质分子的全部结构,桑格也因此荣获1958年诺贝尔化学奖。

牛胰岛素是一种蛋白质分子,它由A,B两条肽链,共17种51个氨基酸组成。A链含有21个氨基酸,B链含有30个氨基酸,2条多肽链间由2个二硫键(二硫键是由两个—SH连接而成的)连接,在A链上也形成1个二硫键。

人工方法合成结晶牛胰岛素

人工合成胰岛素,是一项复杂而艰巨的工作。在20世纪50年代末,世界权威杂志《自然》曾发表评论文章,认为人工合成胰岛素还有待于遥远的将来。1958 年12月底,我国人工合成胰岛素课题正式启动,中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学生物系三个单位联合,以钮经义为首,由龚岳亭、邹承鲁、杜雨花、季爱雪、邢其毅、汪猷、徐杰诚等人共同组成一个协作组,在前人对胰岛素结构和肽链合成方法研究的基础上,开始探索用化学方法合成胰岛素。经过周密研究,他们确立了合成牛胰岛素的程序,合成工作分三步来完成:第一步,先把天然胰岛素拆成两条链,再把它们重新合成为胰岛素,并于1959年突破了这一难题,重新合成的胰岛索是同原来活力相同形状-样的结晶:第二步,用人工合成的B链同天然的A链相连接,这种牛胰岛素的半合成在1964年获得成功:第三步,把经过检验的半合成的A链与B链相结合。研究小组经过6年多坚持不懈的努力,终于在1965年9月17日,在世界上首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素。原国家科委先后两次组织著名科学家进行科学鉴定,经过严格鉴定,它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样。随后,1965年11月,这一重要科学研究成果首先以简报形式发表在《科学通报》杂志上,1966年3月30日,全文发表。我国首次人工合成了结晶牛胰岛素,在当时这一领域的研究处于世界领先地位。这项成果获1982年国家自然科学一等奖。

自1966年3月“人工全合成结晶牛胰岛素'的研究工作在《科学通报》杂志上对外发表后,许多国家的电视台和报纸先后作了报道,各国科学家纷纷来信表示祝贺。诺贝尔奖获得者、英国剑桥大学教授托德来信为这一伟大的工作向研究者致以最热忱的祝贺。人工牛胰岛素的合成,标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途中迈出了关键性的一步,促进了生命科学的发展.开辟了人工合成蛋白质的时代。1966年8月1日在华沙召开的欧洲生物化学联合会第3次会议上,中国人工合成胰岛素成了会议的中心话题。英国分子生物学家诺贝尔奖获得者胰岛素一级结构的闸明者桑格(F.Sanger)博士特别兴奋他说:“中国合成了胰岛素,也解除了我思想上的一个负担”原来,当时有人对他1955 年提出的胰岛素一级结构的部分顺序表示怀疑。

钮经义(1920~1995),江苏兴化人,中国生物化学家,铜仁一中校友,中国科学院院士。钮经义1920年12月26日生于江苏兴化,1937年抗日战争爆发,他和一些同学历尽艰辛,辗转至贵州铜仁进人新组建的国立三中就读。1938年高中毕业后被保送人昆明西南联合大学化学系学习,1942年毕业。1948 年赴美留学,1953年获美国德克萨斯大学哲学博士学位。历任中国科学院上海生物化学研究所研究员、室主任,中科院生物学部委员等职。擅长有机合成、蛋白质结构分析与多肽合成。应用部分肼解和酶解的方法解决了烟草花叶病毒蛋白亚基C端排列中存在的问题,1958年起开展了人工合成胰岛素研究,对制订合成方案,直至胰岛素B链的合成做出了贡献,是中国人工合成牛胰岛素的主要成员,在半合成和全合成中做出了重要贡献,并因此获得1979年诺贝尔化学奖提名,1982年获得国家自然科学奖一等奖,1983年获得国家发明奖二等奖,1980年当选为中国科学院院士(学部委员)。

1978年9月,杨振宁向邓小平提出他准备提名人T合成胰岛素的中国科学家为诺贝尔奖候选人。与此同时,中国科学院上海生物化学研究所所长王应睐收到瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖委员会主席B.乌尔姆斯特洛姆等6位教授的来信,要他在1979年1月31日前推荐1979年度诺贝尔化学奖候选人。中国科学院推荐作为诺贝尔奖的候选人,并不像某些人说的那样,我们报了二百多人,把研究所扫地的、做饭的、刷厕所的全报上去了。1978年12月11日至13日,钱三强组成了17人的评选委员会,采用无记名投票方式,初步推选出四人:钮经义(生物化学研究所)、邹承鲁(原生物化学研究所,1970年调入北京生物物理研究所)、季爱雪(女,北京大学化学系)和汪猷(有机化学研究所),最后推选上海生物化学研究所钮经义作为诺贝尔化学奖1979年度候选人。但是,1979年诺贝尔化学奖的得主为美国人维提希,钮经义未能获选,自然令人惋惜。

中国科学家没有因人工合成胰岛素获得诺贝尔化学奖,不过也没有其他国家科学家因为合成胰岛素而获奖,因为诺贝尔奖有一个要求,即必须是完全创新的成果。为什么胰岛素这么一个复杂的东西合成了没有获诺贝尔奖?因为合成所用的方法都是大家知道的,没有创新的方法也就无缘诺贝尔奖了。

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