·点击化学反应和生物正交反应的出现,在某种程度上,让有机化学反应可以在生命体系中进行,因此,它可以开拓出非常多的交叉领域,有无穷多的想象空间。
因在点击化学和生物正交化学研究方面的贡献,美国化学家卡罗琳·贝尔托西(Carolyn R. Bertozzi)和丹麦化学家摩顿·梅尔达尔(Morten Meldal)、美国化学家卡尔·巴里·夏普利斯(K. Barry Sharpless)分享了2022年诺贝尔化学奖。
当地时间2022年10月5日,瑞典斯德哥尔摩,瑞典皇家科学院常任秘书汉斯·埃勒格伦(中)、诺贝尔化学委员会主席乔纳斯·阿奎斯特(左)和诺贝尔化学委员会成员奥洛夫·拉姆斯特罗姆宣布了2022年诺贝尔化学奖的获奖者。瑞典皇家科学院宣布,将2022年诺贝尔化学奖授予卡罗琳·露丝·贝尔托西(Carolyn R. Bertozzi)(美国加州,斯坦福大学)、摩顿·梅尔达尔(Morten Meldal)(丹麦,哥本哈根大学)和卡尔·巴里·夏普莱斯(K. Barry Sharpless)(美国加州拉荷拉,斯科瑞普斯研究所)三位科学家,以表彰他们在发展点击化学和生物正交化学方面做出的贡献。视觉中国 图
卡罗琳·贝尔托西(Carolyn R. Bertozzi),1966年生于美国,目前任美国斯坦福大学教授。
北京大学化学与分子工程学院教授、院长陈兴曾在卡罗琳·贝尔托西实验室攻读博士学位。
2022年诺贝尔化学奖公布后,澎湃新闻第一时间联系陈兴,对该奖项相关成果进行了解读。
陈兴告诉澎湃新闻,点击化学反应和生物正交反应应该是最近几十年来被应用最广的化学反应。很长一段时间里,大家都觉得它们的重要性值得诺贝尔奖的认可。
陈兴表示,其实生物正交化学反应和点击化学反应,这两个反应最终几乎是变成了一类的反应,在化学、生物、材料等领域应用非常广泛。他们三个人开发的这两类反应,解决了不同的问题,但有共通的思路和应用。
2022年诺贝尔化学奖相关成果让困难的化学反应过程变得更容易。
这两个反应是为了解决这样一个问题:在一个很复杂的体系里,如何能够非常特异、高效地进行连接反应。生物正交反应最早被开发出来是用来做糖分子标记的,希望能够很特异地去标记它,而不受到其他生物分子的干扰,同时不干扰生命体系中其他的生物分子。但是细胞里面有各种各样的分子,要用一个化学反应去标记一个特定的分子,其实是很难的。
陈兴表示,点击化学反应也很类似,K. Barry Sharpless和Morten Meldal做的是有机合成。通常一个分子有各种各样的官能团,比如我们想要其中的A基团和B基团反应,但需要把其他能够干扰反应的官能团先保护起来。但是在生物生命体系上就没办法进行这种保护操作,所以很多时候,有机化学反应是很难用到生命体系里去的。而K. Barry Sharpless和Morten Meldal开发的点击化学反应,不需要再去保护其他基团,A和B两个基团就能够非常特异地、快速地、在室温条件下、在各种各样开放的体系中反应。
这在化学上能够很高效地合成各种各样的化合物,如药物分子。在生物学上,可以在活体中看到某一类糖分子的多和少,可以在疾病发生时,监测特定糖分子的水平变化,这在之前都是非常难做到的。
生物正交化学照亮细胞。
陈兴介绍,化学生物学是一个新兴的交叉学科。他PhD导师Carolyn R.Bertozzi最早开展的生物正交反应,从某种程度上讲,实际上是开创化学生物学这一领域最重要的工作之一。它让化学反应可以在生命体系中做,而以前的化学反应,比如说做合成材料,在工厂里面,需要一个特殊的环境,但在人体里面很难去控制这个化学反应,因为它的反应条件很剧烈。或者换个角度讲,很多化学反应都不能在水里面发生。对于很多化学反应来说,水都不是一个好的溶剂。点击化学反应和生物正交反应的出现,在某种程度上,让有机化学反应可以在生命体系中进行,因此,它可以开拓出非常多的交叉领域,有无穷多的想象空间,可以应用到疾病的检测治疗等领域。
10月5日,卡罗琳·贝尔托西获得诺贝尔化学奖后的自拍照片
陈兴说,导师Carolyn R.Bertozzi是一个非常聪明的天才科学家。“给我最深的印象就是,她对科学永远充满了激情,对所有人都非常友好,我在她组里读博士的时候,她对我们所有的学生非常包容,组里的氛围自由。她也很鼓励大家去开拓,去做自己感兴趣的方向。”