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人工合成牛胰島素

早在1948年,英國生物化學家桑格就選擇了一種分子量小,但具有蛋白質全部結構特征的牛胰島素作為實驗的典型材料進行研究,于1952年搞清了牛胰島素的G鏈和P鏈上所有氨基酸的排列次序以及這兩個鏈的結合方式。次年,他宣布破譯出由17種51個氨基酸組成的兩條多肽鏈牛胰島素的全部結構。這是人類第一次搞清一種重要蛋白質分子的全部結構。桑格也因此榮獲1958年諾貝爾化學獎。

20世紀60年代,人工牛胰島素在我國合成,這是我國科學家創造的一次幾乎與諾貝爾獎零距離接觸的機會。

1955年,當桑格第一次闡明胰島素的化學結構時,英國《自然》雜志預言:“合成胰島素將是遙遠的事情。”當時我國的情況是,百廢待興,在這方面更是一片空白,除了生產谷氨酸鈉(味精)之外,甚至沒有制造過任何氨基酸。而且做這項工作還得花去大量的資金。

這些現在想起來似乎都是頗費周折的事情,在當時卻進展得很順利。據參與主持這項研究的鄒承魯講,在當時的中國科學院上海生物化學研究所,這一主張一經提出,便獲得了一致贊同,也贏得了領導的支持。這個項目很順利就獲得了充足的經費,剩下的就是科學家們自己的事情了。

胰島素合成的隊伍由中國科學院上海生物化學研究所、北京大學和上海有機化學研究所三個單位共同組成。大家知道,胰島素分子是由A、B兩條鏈組成的,所以只要分別合成A、B兩鏈,再組合就成了。

開始為了摸索合成路線,大家兵分五路,嘗試突破。一路由鈕經義負責,搞有機合成;二路由鄒承魯負責,搞天然胰島素的拆合;三路由曹天欽負責,建立肽庫和分離分析技術;四路和五路由沈昭文負責,分別做酶激活和轉肽工作。經過實踐,三路、四路、五路被否定,重點集中在一路、二路和分離分析的工作上。

1960年初,杜雨蒼、張友尚、魯子賢、鄒承魯等對用3個二硫鏈拆開的天然胰島素進行組合獲得成功,重組的活力逐漸提高到50%,產物純化后可以結晶,結晶形狀與天然胰島素相同。另外,杜雨蒼、許根俊、魯子賢和鄒承魯等又研究了合成的A鏈和B鏈連接為胰島素分子的條件,為全合成開辟了道路。

1963年,三個單位重新開始協作。1964年,由鈕經義負責的上海生物化學所合成了B鏈,同時用人工合成的B鏈與天然的A鏈合成成功。

A鏈合成由汪猷領導的上海有機化學研究所和由邢其毅領導的北京大學協作完成。1964年,A鏈的合成取得成功,同時用人工合成的牛胰島素A鏈與天然的B鏈接合獲得成功。

接下來就是人工牛胰島素的全合成。在鄒承魯的負責下,第一次全合成試驗即告成功,但活力很低,拿不到結晶。因此,需進一步改善合成的方法。

經過無數次試驗,研究人員試用了各種不同的保護劑和各種抽提方法,終于在1965年9月17日得到最好的效果,宣告世界上第一個人工合成的蛋白質在中國誕生了!

人工合成胰島素是科學史上的一次重大飛躍,是生命科學發展史上一個新的重要里程碑,它標志著人工合成蛋白質時代的開始,使人類在揭示生命奧秘的歷程中邁進了一大步。

知識鏈接

胰島素的化學結構

胰島素是一種蛋白質分子,它的化學結構于1955年由英國的科學家桑格測定。胰島素分子是一條由21個氨基酸組成的A鏈和另一條由30個氨基酸組成的B鏈通過兩對二硫鏈接而成的一個雙鏈分子,而且A鏈本身還有一對二硫鍵。

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