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第四届中国药物基因组学学术大会暨_首届中国个体化用药—精准医学科学产业联盟大会

诺奖得主Richard J. Roberts博士:基因断裂方法的发现之旅

2016/09/26 来源:火石创造/Richard Roberts
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导读
1993年度诺贝尔生理学/医学奖获得者理查德•罗伯茨教授为我们讲述了他的科研经历,屡次提到自己是幸运的人,并且很好地利用了自己的幸运。他详细地描述了1977年自己发现基因断裂方法的前因后果,并提到了这项重大发现的临床应用。让我们来聆听大师口中的基因断裂发现之旅吧。
火石创造:firestone-link

火石记者:周俊

引言

1993年度诺贝尔生理学/医学奖获得者理查德•罗伯茨教授为我们讲述了他的科研经历,屡次提到自己是幸运的人,并且很好地利用了自己的幸运。他详细地描述了1977年自己发现基因断裂方法的前因后果,并提到了这项重大发现的临床应用。让我们来聆听大师口中的基因断裂发现之旅吧。


Richard J. Roberts博士

诺贝尔生理学/医学奖获得者

英国皇家科学院院士

美国人文与科学院院士

理查德•罗伯茨教授是国际生命科学领域杰出的科学家,英国皇家科学院院士、美国人文与科学院院士。理查德•罗伯茨最早发现在核酸的生物转换过程中,基因在DNA上的排列由一些不相关的片段隔开,是不连续的。他发现了100多种相关酶,拥有的核酸酶数据库是全球最完备的生物数据库之一。1993年,理查德•罗伯茨教授与美国科学家夏普同获诺贝尔生理学/医学奖。

偶然性在我的科研生涯中发挥了重要作用,我认为我是非常幸运的,同时我也充分地利用了我的幸运。我要感谢我的父母在我小时候允许我在家做化学实验,我也感恩在谢菲尔德大学遇到了我的导师——日本人Kazu Kurosawa,一位非常注重培养学生实验设计意识的导师。因为很快就取得了化学专业博士学位,我得以有时间在谢菲尔德图书馆拜读了约翰•肯德鲁的著作《生命之线》,从而认识了分子生物学。

我申请了导师Jack Strominger的博士后,他从威斯康星州转到了哈佛,因此我也幸运地成为了哈佛大学的博士后。1969~1972年在哈佛,我开始做一个关于RNA测序的课题,从而开启了我对测序的终身兴趣,也让我有机会参加了一个由丹•纳森主持的研讨会,从而激起了我对限制性内切酶的兴趣。

1973年在冷泉港,我所在实验室发起了对限制性内切酶的探索活动,而当时已知的限制性内切酶寥寥无几。我们获得了极大的成功,最初发现的100种酶中有超过70%都是我们发现的。


1975年Richard Gelinas加入我的实验室做博士后,我们试图表征一种叫做腺病毒的人类微小病毒,希望找出腺病毒中的DNA排序是否与其他病毒的排序一致。我们表征了mRNA的5’端,在此基础上发现了解决这一问题的新途径。然而,我们选择的方法在关于腺病毒2(Ad2)的mRNA结构问题上得出了意料之外的结果。如果要解释这一结果,那么Ad2的mRNA产生过程只能与细菌和噬菌体完全不同。不仅仅是mRNA合成方面的不同, 基因的结构也必须不同。就我们当时对细菌转录及其基因结构所掌握的情况,这些发现还不能得到很好的解释。


多亏了跟Louise Chow和Tom Broker的合作,使我们可以继续进行这项非凡的观察。经过大约6个月的实验观察后,我们弄清了遇到这种意外结果的主要原因:基因转录时,其碱基皆转录成初级mRNA,而后者则在进一步调制过程中将一部份碱基顺序切除,将余下的部份衔接起来,成为成熟的mRNA。这个调制的过程称为剪接。切除掉的部分不会表现为氨基酸,在DNA基因中这部分称为内含子,而其他部分则称为外显子。因此,基因是分裂而不连续的,它是由内含子和外显子相间排列而成的。这是一项惊人的重大发现, 因为在那之前, 每个人都认为人、病毒、细菌的基因都是没有间断的DNA片段。


这种发现全靠机缘巧合,因为我们完全不能提前预知未来会发生什么。大多数科学研究中的重大发现不是经过事先规划,而是在偶然中遇到的。这些意外结果的出现,有时候是由于实验设计不当,有时候是由于实验操作方法不当。无论是哪种情况,都是大自然正试图告诉我们一些人类目前还未发现的东西。当我回顾我的科学研究生涯时,发现曾经有很多次都是如此,我们并没有去试图寻找这些事情,事实证明却是非常的有趣。

值得一提的是,基因断裂方法虽然在1977年就被发现了,但直到最近才出现了首例应用。我一个学生的博士后将这项技术运用于儿童基因缺陷的矫正,目前正处于临床验证阶段。因此,基础研究到实际的应用可能会经历较长的时期,我们需要有足够的耐心。


本文作者周俊博士与诺奖得主Richard J. Roberts博士合影

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