人工合成牛胰岛素
早在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G链和P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,他宣布破译出由17种51个氨基酸组成的两条多肽链牛胰岛素的全部结构。这是人类第一次搞清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。
20世纪60年代,人工牛胰岛素在我国合成,这是我国科学家创造的一次几乎与诺贝尔奖零距离接触的机会。
1955年,当桑格第一次阐明胰岛素的化学结构时,英国《自然》杂志预言:“合成胰岛素将是遥远的事情。”当时我国的情况是,百废待兴,在这方面更是一片空白,除了生产谷氨酸钠(味精)之外,甚至没有制造过任何氨基酸。而且做这项工作还得花去大量的资金。
这些现在想起来似乎都是颇费周折的事情,在当时却进展得很顺利。据参与主持这项研究的邹承鲁讲,在当时的中国科学院上海生物化学研究所,这一主张一经提出,便获得了一致赞同,也赢得了领导的支持。这个项目很顺利就获得了充足的经费,剩下的就是科学家们自己的事情了。
胰岛素合成的队伍由中国科学院上海生物化学研究所、北京大学和上海有机化学研究所三个单位共同组成。大家知道,胰岛素分子是由A、B两条链组成的,所以只要分别合成A、B两链,再组合就成了。
开始为了摸索合成路线,大家兵分五路,尝试突破。一路由钮经义负责,搞有机合成;二路由邹承鲁负责,搞天然胰岛素的拆合;三路由曹天钦负责,建立肽库和分离分析技术;四路和五路由沈昭文负责,分别做酶激活和转肽工作。经过实践,三路、四路、五路被否定,重点集中在一路、二路和分离分析的工作上。
1960年初,杜雨苍、张友尚、鲁子贤、邹承鲁等对用3个二硫链拆开的天然胰岛素进行组合获得成功,重组的活力逐渐提高到50%,产物纯化后可以结晶,结晶形状与天然胰岛素相同。另外,杜雨苍、许根俊、鲁子贤和邹承鲁等又研究了合成的A链和B链连接为胰岛素分子的条件,为全合成开辟了道路。
1963年,三个单位重新开始协作。1964年,由钮经义负责的上海生物化学所合成了B链,同时用人工合成的B链与天然的A链合成成功。
A链合成由汪猷领导的上海有机化学研究所和由邢其毅领导的北京大学协作完成。1964年,A链的合成取得成功,同时用人工合成的牛胰岛素A链与天然的B链接合获得成功。
接下来就是人工牛胰岛素的全合成。在邹承鲁的负责下,第一次全合成试验即告成功,但活力很低,拿不到结晶。因此,需进一步改善合成的方法。
经过无数次试验,研究人员试用了各种不同的保护剂和各种抽提方法,终于在1965年9月17日得到最好的效果,宣告世界上第一个人工合成的蛋白质在中国诞生了!
人工合成胰岛素是科学史上的一次重大飞跃,是生命科学发展史上一个新的重要里程碑,它标志着人工合成蛋白质时代的开始,使人类在揭示生命奥秘的历程中迈进了一大步。
知识链接
胰岛素的化学结构
胰岛素是一种蛋白质分子,它的化学结构于1955年由英国的科学家桑格测定。胰岛素分子是一条由21个氨基酸组成的A链和另一条由30个氨基酸组成的B链通过两对二硫链接而成的一个双链分子,而且A链本身还有一对二硫键。