绿荧光蛋白的故事：诺贝尔奖的光荣与悲情 （二）
2012-11-04 08:22阅读：
绿荧光蛋白的应用：
查费
1947年 查费出生在美国芝加哥，祖父一辈是俄国移民， 父亲是个乐手，母亲经营一家缝衣厂。查费 自小聪颖，一路名校：哈佛本科，哈佛博士，英国剑桥博士后， 哥伦比亚大学教授。2008 年获得诺贝尔化学奖。
即使是查费 这样的天才，也曾经在科学研究的道路上迷茫过。大学时代 查费在哈佛一位教授的实验室做夏季工。很努力地工作了一个夏天却没有一个实验成功。查费
很灰心，认为自己做不了科研。毕业后晃了几年，
做过各种临时工作，为家里开的缝衣厂卖服装，在中学教书。一年夏天查费又在耶鲁医学院做夏季工，在那里他重拾自信以及对科研的兴趣。
查费
在剑桥做博士后时的导师
贝纶纳是线虫研究的开创者， 并因其对线虫的研究获得过2002
年诺贝尔生理或医学奖。这种线虫只有一毫米长，透明， 因了贝纶纳的开创性研究，线虫成为生物学研究中常用的一种动物模型。1989
年查费在哥伦比亚大学做教授继续探寻线虫触觉发育的秘密。查费克隆了一系列与触觉发育有关的基因，
下一步计划是检查这些触觉基因在线虫触觉细胞中的表达。查费的研究方向似乎与绿荧光蛋白毫不搭界。
可是如何检测细胞中的基因表达呢？
可以用抗体染色，但有很多局限。就在这个时候，1989
年四月二十九日在一次例行的午餐讲座上查费 听说了绿荧光蛋白。他立即想到可以用绿荧光蛋白来标记自己那些触觉基因，如若基因表达，蛋白质呈绿色，在半透明的线虫中应该容易看到。很简单的一个想法，但当时的科学家普遍认为绿荧光蛋白成熟过程需要水母体内的某些蛋白酶，换言之，绿荧光蛋白只有在水母体内才有萤光特性，
如果真是这样，绿荧光蛋白将不能作为标记使用。无论如何，查费决定一试。
查费 沉浸在自己的想法中，以至于后半程讲座讲了些什么完全没有听进去。第二天查费
四处搜索绿荧光蛋白的信息，
终于联系到伍兹霍尔海洋研究所 （Woods Hole Oceanographic Institute
声名卓著，今年大学同窗在鳕鱼岛聚会时还专门前去朝拜过）的普拉舍。普拉舍与查费意见相合，有意绿荧光蛋白在其他生物系统的表达，并已经在克隆绿荧光蛋白基因。两人说好合作， 绿荧光蛋白克隆成功后普拉舍即送样品给查费 在线虫中尝试表达。
这时候有一个小插曲： 查费 结婚了。新婚太太在远离纽约哥伦比亚大学两千英里之外的犹它大学任教。查费 休假一年到太太实验室工作。 这期间普拉舍克隆了绿荧光蛋白基因，却与查费 失去了联系。哥大说查费去了犹它，犹它说本校并没有这么个人啊？绿荧光蛋白的工作被暂时搁置。
这一拖就拖到了1992
年。这期间也曾经有其他科学家尝试在非水母生物系统中表达绿荧光蛋白，但都没有成功， 幸运之神偏向了查费。
1992
年九月 回到哥伦比亚大学的 查费 终于从普拉舍实验室拿到编码绿荧光蛋白的cDNA。 查费把克隆过程中产生的多余的DNA序列去掉，只表达蛋白编码部分， 先在细菌中尝试，结果令人激动，绿荧光蛋白在水母体外保持了其荧光特性，随后绿荧光蛋白在线虫中的表达也取得成功，
研究结果发表在1994
年二月十一日的《科学》杂志上。论文中查费 引用了另一位科学家实验结果，此人却附加了非常苛刻的条件：1
）每星期六早上煮咖啡，2
）烧一餐法国大餐，3
）清理垃圾一个月。查费照单全应，不过查费是否真履行了这些承诺，两人至今还意见不统一
。不用说这位科学家是查费的夫人。
查费夫人的贡献是把绿荧光蛋白和另一蛋白串联起来放入细胞，验证绿荧光蛋白不会影响、 改变其串联蛋白本来的生物机能，证明了绿荧光蛋白作为生物标记使用的合理性。
查费 目前仍然活跃在线虫研究领域。 他曾经是绿荧光蛋白标记技术的开先河者，如今他仍然是绿荧光蛋白标记的使用者。
1994年二月十一日 《科学》杂志封面照片：线虫神经细胞中的绿荧光
绿荧光蛋白的基因工程：钱永建
华裔科学家
钱永健 荣获诺贝尔化学奖 受到中文媒体的广泛报道。钱氏名门望族，先祖可追溯到五代时期的吴越国王钱镠。现代中国广为人知的著名科学家，两弹一星之父钱学森是钱永健的堂叔。钱永健的父亲曾经在麻省理工学院学习，
是一位机械工程师。家学渊源，钱永健的两位哥哥也都是麻省理工毕业。钱永健1952
年出生于纽约， 是家里三个男孩中最小的一个
钱永建与父母和两个哥哥。 三位少年中日后出了两位美国科学院院士。
钱永健自小就对化学有兴趣。少年时代喜欢在家里的地下室把各种金属盐溶液混来混去，得出各种艳丽的色彩，
好似冥冥中命运的昭示，几十年后钱永健因为用基因突变的手段，将绿荧光蛋白改变成多色彩的荧光蛋白而获得诺贝尔化学奖。
1992
年的一天，钱永健在做文献搜索的时候，发现了普拉舍克隆绿荧光蛋白的文章。与查费英雄所见略同，钱永健也立即想到绿荧光蛋白可以用来做生物标记。虽然查费在线虫中表达绿荧光蛋白的文章已经发表，
但是水母绿荧光蛋白作为标记物是有缺陷的，
荧光弱，并且不稳定。钱永健用基因工程手段突变了一系列不同位置的氨基酸， 大大改善了绿荧光蛋白的荧光强度和荧光 稳定性， 使其实际应用成为可行。
钱永健原本 的研究工作涉及两个蛋白的相互作用，这就需要有两种不同颜色的荧光蛋白，
如用绿荧光标记第一种 蛋白，需用另 一种荧光标记它的伙伴蛋白。钱永健实验室逐步搞清了绿荧光蛋白发光核心的结构和发光机制。进而通过基因工程的技术手段，钱永健建立了一系列可发出不同颜色的荧光蛋白，蓝、绿、黄、橙、红，
大大扩展了荧光蛋白在科研中
的应用。
琼脂盘上的荧光蛋白落日图
钱永健教授现在美国加州大学圣地亚哥分校任教。
科研之路崎岖难行：悲情普拉舍
说起绿荧光蛋白的研究历史，不能不提到道格拉斯-
普拉舍的贡献。普拉舍 完成了绿荧光蛋白的基因测序及克隆。 普拉舍克隆绿荧光蛋白的时候，就设想了绿荧光蛋白作为生物标记的可能用途，但是没能有机会亲自实现这一设想。这一设想的实现最终由
查费 完成。查费 和
钱永健先后从普拉舍 实验室取得绿荧光蛋白的cDNA,
后来双双获得诺贝尔化学。普拉舍的贡献无疑非常重要，但是诺贝尔奖每项最多只能三人分享，委员会权衡再三，普拉舍终于榜上无名。
查费高度评价普拉舍工作的重要性，
他说：诺贝尔委员会很可以把奖授予普拉舍，而把我排除在获奖名单外。 钱永健也强调自己获奖十分幸运。
但是普拉舍显然没能获得幸运之神的眷顾。科研的路崎岖难行，生活本身更加严酷。
普拉舍 1951
年出生， 1979
年获得博士学位， 随后在乔治亚理工学院做博士后。 八十年代末普拉舍申请到 一笔研究基金开始了绿荧光蛋白的基因测序及克隆， 文章发表在 《基因》上， 成为他事业的顶峰。但是他在其他物种中寻找类以蛋白的努力失败了。经费用尽之后，普拉舍未能申请到后续基因，
转向美国农业部的实验室工作，
又因实验室经费消减而失业。随后普拉舍为航天局工作了一段时间，不幸又遇经费削减。这以后普拉舍再没有找到专业领域的工作。为生活所迫普拉舍
不得不在一家车行做小车司机，每小时工资仅十元，收入不敷家用， 潦到拮据。
普拉舍的遭遇很让人难过。这样一位对科学有过重要贡献的科学家不得不离开专业领域，艰难糊口。生活严酷而又让人无奈。崎岖山路上攀登者众，
站上顶峰一览众山小者少之又少。
但是默默无闻大众的工作仍然有其意义，
能搭梯铺路已经是荣幸。
参考文献
Osamu Shimonura
Autobiography
Osamu Shimonura
Nobel Lecture
Martin Chafie
Autobiography
Martin Chafie
Nobel Lecture
Roger Y，
Qsien
Autobiography
