人体细胞的驯服者

作者：杨超月

2012年诺贝尔化学奖揭晓，美国科学家罗伯特•莱夫科维茨（Robert J. Lefkowitz）和布赖恩•科比尔卡（Brian K. Kobilka）因在G蛋白偶联受体（GPCR）方面的研究分享了这一奖项。本文试对这两位科学家的工作状况和研究成果作一个鸟瞰式的介绍，希望对读者了解这一奖项有所帮助。

艰难的发现过程

长期以来，细胞如何感知周围环境一直是未解之谜。科学家知道肾上腺素等激素可以发挥强大的作用，例如提高血压使得心跳加快。他们怀疑细胞表面存在某种激素的接收者，即受体。然而这些聪明的受体到底由何构成，又是如何工作的，在20世纪大部分的时间里都是一个未解之谜。

1968年，罗伯特•莱夫科维茨开始利用放射性方法追踪细胞受体。他将碘同位素附着到各种各样的激素上，在示踪原子跟踪下发现了若干种受体，其中包括一种肾上腺素受体（β肾上腺素受体）。他的团队从细胞壁内提取出隐藏的受体，并初步了解了它们的工作机制。

20世纪80年代，他们又取得了重要的进展。新加入团队的布赖恩•科比尔卡接受了从庞大的人类基因组中分离编码β肾上腺素受体基因的挑战。分析结果显示，这类受体与眼睛内的一个感光受体相似（眼睛的视觉细胞里的视紫红质能够感受光的刺激，而这类受体能够感受激素的刺激）。研究人员意识到，还应该存在着一个受体家族，它们具有类似的结构，而且会以相同的方式发挥作用。

今天这个家族已被命名为G蛋白偶联受体，约有1000个基因会为这些受体编码。G蛋白偶联受体参与感光、味觉、嗅觉、细胞密度调节、行为和情绪调节、免疫系统调节以及自主神经系统调节等诸多生理过程，除了激素之外，光、味觉、嗅觉、组胺、多巴胺和五羟色胺发挥作用都与G蛋白偶联受体有关，它也是我们体内最大的蛋白质超家族。而所有药物中，大约有一半是通过G蛋白偶联受体发挥作用的。

获奖者的成功之道

罗伯特•莱夫科维茨1943年生于美国纽约，1966年在哥伦比亚大学获得博士学位，现为美国霍华德休斯医学研究所研究员，并任职美国杜克大学医学中心和生物化学教授。

山东大学医学院教授孙金鹏，曾在莱夫科维茨的实验室工作过。他说，莱夫科维茨在考察进入实验室的人选时，首先关注的是推荐信是否有特色，以此判断这个学生有没有热情。求学的那段日子令他难忘，那时他们都称呼莱夫科维茨为Bob，虽然那时Bob已经64岁了。实验室有十几个人，但是Bob每周至少三次与每个博士后进行个人交流，每周至少有三个不同的小组会。Bob旺盛的精力和孜孜不倦的精神，是实验室工作不断前进的主要动力。他总是与学生一起面对课题的困难，并且经常教导他们，做科学要有动力、坚持、专注和想象，其中专注和想象是最重要的。孙金鹏说，莱夫科维茨自己也是这样做的。他曾经对学生说：“我一辈子其实只做了一个G蛋白偶联受体。以它为模型，就可以揭示其他G蛋白偶联受体的机理。G蛋白偶联受体还有相关的工作没有做完，我们要专注它的研究与应用。”

另一位获奖者科比尔卡1955年生于美国明尼苏达州里特尔福尔斯，1981 在美国耶鲁大学医学院获医学博士学位，现任职美国斯坦福大学医学院分子和生物学教授。2012年4月16日，科比尔卡受聘为清华大学客座教授。而科比尔卡夫人田东山祖籍广东，所以他也是华人女婿。科比尔卡是个非常认真的导师，在科比尔卡实验室里工作过4年的中国博士后张诚说，导师对待科学的态度让他获益良多，他把更多的时间放在和学生一起做研究或者讨论，而不是忙于找经费和社交。张诚说：“他很细心，关心指导每一个学生的研究进展，我们任何时候都可以找他讨论，不需要预约时间。一些看起来不可能做成的研究，最后他都做成了。”

科比尔卡也曾告诉记者：“和学生在一起让自己保持年轻。”他还说，遇到困难不可怕，每天我们面临挑战，静下心来总能找到解决办法。

什么是G蛋白偶联受体

诺贝尔奖官网上是这样介绍两人的获奖原因的：你的身体是一个精妙调和的系统，几十亿细胞之间相互作用。每一个细胞都具有微小的受体，使其可以感知周围环境。莱夫科维茨和科比尔卡之所以被授予诺贝尔奖，是因为他们突破性的发现解释了这种受体的一个重要家族——G蛋白偶联受体的内部工作机理。

那么G蛋白偶联受体是什么，它到底有多么了不起的作用？未来，它会帮助人类走进怎样的新境界呢？让笔者来解读上述问题。