在炼金术之后:诺贝尔化学奖获得者100年图说:全彩视图本

第100章 1993年度 米切尔·史密斯

　　因开创“寡聚核苷酸基定点诱变”法而荣获1993年诺贝尔化学奖

　　米切尔·史密斯（加拿大，1932～2000年），1932年4月26日年生于英国布莱克普尔，家境窘困。就读于曼彻斯特大学。1958年，全家移居加拿大，曾任加拿大温哥华大不列颠哥伦比亚大学生物技术实验室主任。

　　小学时的史密斯表现平常，唯一获得的奖励是“全勤奖”。1943年，史密斯参加当时英国施行的特殊考试。考试的目的是把学生分为两类，约20%的学生将来有可能获得上大学的机会，剩下的80%的学生只能接受普通中等教育。很幸运，史密斯这次超常发挥，顺利通过考试并获得阿诺尔德私立学校的奖学金。阿诺尔德私立学校是一所贵族学校，这里的教学水平一流。如果不是获得奖学金，史密斯是没有办法得到这样的上学机会。

　　中学时期，史密斯所有的课程都很优秀，但他更喜欢化学。在莱克普尔教育基金委员会的资助下，史密斯考入曼彻斯特大学继续学习。1956年史密斯获化学博士学位。

　　1956年，史密斯到哥伦比亚大学霍拉纳研究室从事DNA和RNA的研究。当时的霍拉纳还名不见经传，有人曾认为史密斯在国内找不到工作，只好到一个偏僻的小地方给无名的霍拉纳当助手。其实并非如此，霍拉纳在20世纪50年代末就在基因研究方面颇有成就，上世纪60年代初他便合成了已知精确结构的核酸分子和相应的蛋白质。将这些蛋白质与磷酸结构加以比较，便可知蛋白质中各部分的“密码”片段。为此，霍拉纳获得1968年诺贝尔生理学奖。1970年，霍拉纳首次合成酵母基因，标志人工合成基因的开端。

　　1978年，史密斯根据分子生物学原理提出：用一个改变了部分密码的寡核甘酸与一个单链质粒所带的蛋白结构基因配对，然后在合适的宿主细胞中复制扩增，这样就可以得到结构基因发生定位突变的质粒。当突变后的质粒进行基因表达时，就可得到含特定氨基酸的蛋白质。

　　应用寡糖核苷酸进行DNA的定点诱变时，首先要把含有待突变的DNA片断克隆到M13噬菌体载体中。M13噬菌体的正链可以感染具有性纤毛的细菌，并在菌体内进行复制后，以出芽的形式形成新的带有正链DNA的噬菌体。而存留在菌体内的则是双链状态的复制型M13，受M13噬菌体感染的细菌生长速度减慢，在细菌培养皿上会形成透明的噬菌斑。

　　然后，将目的DNA插入到复制型M13的多克隆位点上去转染细菌，提取单链DNA作为突变的模板。根据合成需要，把带有突变核苷酸序列的寡聚核苷酸引物与带有目的DNA的单链M13模板杂交，然后加入DNA聚合酶和四种脱氧核糖核苷酸，使杂交上的突变引物延伸，并用DNA连接酶使新合成的DNA成环，再去转染细菌。可用DNA序列分析方法从得到的噬菌体中筛选出带有突变DNA相应的片断，从而得到完整的DNA突变体。

　　利用寡聚核苷酸定点诱变技术，可以人为地通过基因的改变来改造某一已知的蛋白质，从而可以研究蛋白质分子之间的相互作用、蛋白质的结构以及结构与功能的关系。目前，寡聚核苷酸定点诱变已经用来进行酶及其他蛋白质的活性、稳定性及专一性的研究。例如，对胰蛋白酶功能的基团研究、高效溶栓蛋白类药物的研制等。

　　史密斯创立寡核苷酸导向的定位，改进了基因定位突变的方法，揭示出蛋白质的功能原理，对生物学和化学研究均具有划时代的意义。他与穆利斯同时荣获1993年诺贝尔化学奖。瑞典皇家科学院在授奖通告中指明：史密斯的方法为研究蛋白质怎样行使功能、决定蛋白质三维结构的因素，以及它们怎样与细胞内其他分子发生相互作用的详细情况，提供了全新的手段。史密斯开创的方法极大地推动了基础生物化学研究。