La investigación de Qian Yongjian
Posee "el cerebro más bello del mundo"
La víspera del anuncio de los ganadores, a Qian Yongjian le dijeron por teléfono que había ganado el Premio Nobel de 2008 en Química y fue invitado a participar La ceremonia de entrega de premios se llevará a cabo en Estocolmo en diciembre. Este es sin duda el premio más importante que ha recibido Qian Yongjian hasta el momento.
Anteriormente, Qian Yongjian ha recibido numerosos premios profesionales "de oro", incluido el Premio Wolf de Medicina, conocido como el "Punto Nobel", en 2004. Además, posee no menos de 60 patentes de invenciones estadounidenses.
Con su talento en química y biología, Qian Yongjian encontró una manera de hacer que las proteínas fluorescentes verdes brillen más y durante más tiempo, y creó una gama más amplia de colores de proteínas fluorescentes, incluidos el amarillo, el azul y el naranja. color. "Siempre me ha atraído el color", dijo Qian Yongjian. Es el color lo que hace que su trabajo sea más interesante. "Cuando el trabajo no va bien, debido al color, puedo continuar con el trabajo. Si nací siendo daltónico. , Probablemente no habría logrado lo que he logrado hoy”.
El talento y los logros de Qian Yongjian son reconocidos por la gente de la industria. Mark Ellison, colaborador desde hace mucho tiempo de Qian Yongjian y director del Centro Nacional de Investigación e Imágenes Microscópicas de la Universidad de California en San Diego, dijo que Qian Yongjian es la persona más inteligente que jamás haya conocido.
Comentó sobre Qian Yongjian en una entrevista con el "San Diego Union-Tribune": "Tiene el cerebro más hermoso del mundo, no sólo porque puede pensar profundamente en cómo llenar los vacíos en los campos científicos conocidos, más porque sabe cómo descubrir nuevos problemas. Profundiza, comprende los problemas rápidamente y es bueno para unir todas las partes del problema y descubrir nuevas herramientas de investigación para ayudar a otros científicos a descubrir otros problemas nuevos. /p>
En este sentido, Qian Yongjian enfatizó humildemente que él no fue el descubridor de las proteínas fluorescentes, "solo soy una persona que fabrica herramientas".
Me "giré" varias veces y finalmente regresó Química
Qian Yongjian recibió el Premio Nobel de Química por sus logros en la investigación de proteínas fluorescentes. De hecho, a pesar de su amplio abanico de intereses, no eligió este camino desde el principio.
Mientras continuaba sus estudios en la Universidad de Cambridge, quiso hacer algo más interesante, así que pasó de la química a la biología molecular y luego a la oceanografía. "Siempre soñé con navegar en el mar azul, pero resultó que mi trabajo no tenía nada que ver con este sueño. Mi investigación incluía medir la contaminación por petróleo en la bahía. Al final, finalmente entendí que no No le importa en absoluto el Mar de Algas. "El problema de la profundidad".
Así que Qian Yongjian pasó de la oceanografía a la fisiología y obtuvo un doctorado. En aquella época, sus investigaciones se centraban principalmente en el cerebro humano, que era lo que más le interesaba.
En opinión de Qian Yongjian, el cerebro humano es un telar embriagador. “Requiere métodos más hábiles, sofisticados y creativos para tejer los fragmentos”. Después de eso, "regresó" a la química y comenzó su investigación. sobre proteína verde fluorescente.
Confiado en su propia investigación sobre el cáncer
Jenifer, directora de biología de orgánulos del Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano, dijo: "Qian Yongjian tiene un impacto enorme. Demostró una serie de posibles aplicaciones de reactivos basados en proteínas fluorescentes verdes y facilitó su uso en la comunidad biológica. El Dr. Qian tuvo un impacto crucial en el desarrollo de la biología celular."
La proteína fluorescente verde está recibiendo actualmente más y más atención por parte de la comunidad científica. Antes de 1992, había muy pocos artículos de investigación científica sobre la proteína verde fluorescente, pero solo en 2007, según las estadísticas, hubo 12.000 artículos de investigación científica relacionados con la proteína verde fluorescente o proteínas fluorescentes. Algunos científicos predicen que este número seguirá creciendo.
Qian Yongjian está particularmente interesado en saber si las proteínas fluorescentes pueden usarse en neurobiología y prevención del cáncer. Su padre murió de cáncer. "Tenía cáncer de páncreas y nos dejó seis meses después de que le diagnosticaran".
Aunque Qian Yongjian ha hecho contribuciones revolucionarias en el campo de la investigación de proteínas fluorescentes, ha planeado traer este tipo de cáncer. el trabajo a sus colegas y dedicó más tiempo y energía a investigar las condiciones humanas, incluida la lucha contra enfermedades como el cáncer, la aterosclerosis y los accidentes cerebrovasculares.
Qian Yongjian admitió que su investigación sobre el cáncer puede no dar ningún resultado. “La historia de la ciencia está plagada de ejemplos de científicos que tuvieron éxito en una línea de investigación y fracasaron en otra.
”
Seleccionado como académico de primer nivel del Instituto Americano del Cáncer
Según el informe “World Journal” de Estados Unidos, la “Asociación Americana para la Academia de Investigación del Cáncer (AACR)” En Washington, EE.UU. Recientemente se anunció que cinco profesores y expertos de la Universidad de California en San Diego (UCSD) e instituciones de investigación científica vecinas, entre ellos Roger Tsien, científico chino y ganador del Premio Nobel de Química en 2008, han sido seleccionados como AACR. "First Class Academicians" (Primera Clase de Becarios), en reconocimiento a sus destacadas contribuciones a la prevención, el tratamiento y la investigación del cáncer.
El anuncio emitido por la AACR indicó que el motivo de la selección de Qian Yongjian es. : debido a su investigación en biología celular e investigación, una innovación revolucionaria en el campo de la neurobiología, los científicos pueden observar las actividades internas de las células y observar la dinámica de las moléculas en tiempo real. Los científicos también pueden rastrear la expresión de ciertos genes en las células. o todo el cuerpo Un científico importante relacionado con la investigación de Osamu en tecnología de imágenes, tiene dos trabajos importantes que están relacionados con Osamu Shimomura
El primero es el tinte de calcio
En. 1980. Qian Yongjian inventó una molécula de tinte para detectar la concentración de iones de calcio. En 1981, mejoró el método de introducción de tintes en las células. Posteriormente, inventó más y mejores tintes, que se utilizan ampliamente. electrodo, aequorina y tinte de calcio. Antes de que apareciera el tinte de calcio de Qian Yongjian, solo la aequorina tenía la capacidad de detectar el espacio. Sin embargo, en ese momento, era necesario inyectar aequorina en las células, lo que era incómodo de usar. El tinte de Yongjian podría penetrar en las células. Los tintes de equorina y calcio tienen sus propias ventajas y desventajas, y Qian Yongjian también ha inventado una variedad de tintes para estudiar otras moléculas.
El segundo es GFP. En 1994, Qian Yongjian comenzó a estudiar GFP, mejorando la intensidad y el color de la luminiscencia de GFP (inventando variantes, muchos colores diferentes), inventando más métodos de aplicación y aclarando el principio de luminiscencia. Es responsable de la mayoría de los FP utilizados en el mundo. Variaciones de la invención. Sus patentes son utilizadas por muchas personas y vendidas por empresas.
El trabajo de Qian Yongjian ha atraído la atención desde principios de los años 1980. Probablemente fue invitado a dar conferencias académicas. a sus informes tanto sobre química como sobre biología, que incluyen aplicaciones técnicas y algunos fenómenos muy interesantes. Nació en 1952, por lo que su edad le permite esperar muchos años (pero Osamu Shimomura, de 80 años, no tiene esta ventaja). ). Muchos han considerado que Qian Yongjian ganó el Premio Nobel durante muchos años, ya sea en química o fisiología. Cabe señalar que Qian Yongjian está muy seguro del trabajo de Shimomura, y Qian presentó públicamente los descubrimientos de Shimomura anteriormente. Los dos hermanos ganaron los premios Rhodes y Marshall Scholar Awards respectivamente (generalmente consideradas las dos becas más competitivas para estudiantes universitarios estadounidenses, y el presidente Clinton ganó el Rhodes. En 1994, el científico chino-estadounidense Roger YTsien comenzó a transformar GFP, con varios). descubrimientos. La mayoría de los que se utilizan en el mundo son variantes modificadas por el laboratorio de Qian Yongjian. Algunas tienen una fluorescencia más fuerte, otras son amarillas o azules y algunas pueden activarse y cambiar de color. Algunas personas se han convertido en un pasatiempo buscar proteínas coloreadas en organismos que no se utilizan habitualmente como modelos de investigación. Este fenómeno es similar a la ola que surgió tras el descubrimiento de las polimerasas para PCR que se utilizaron ampliamente en organismos termófilos. Pero realmente no encontré muchas cosas útiles. Un ejemplo exitoso es el descubrimiento de otras proteínas fluorescentes de los corales por parte del laboratorio de Sergey A. Lukyanov en el Instituto de Química Bioorgánica de la Academia de Ciencias de Rusia, incluida la proteína fluorescente roja.
El fenómeno de la bioluminiscencia ha sido estudiado anteriormente por Osamu Shimomura y Johansson. Las luciérnagas emiten fluorescencia porque la luciferasa cataliza la molécula sustrato luciferina, que sufre reacciones químicas como la oxidación para producir fluorescencia. La proteína en sí emite luz sin necesidad de sustrato. Se originó a partir de la investigación de Osamu Shimomura y Johnson.
Shimomura Osamu y Johnson han utilizado varios animales de experimentación. La relacionada con esta historia es la medusa de nombre científico Aequoreavictoria. En 1962, Osamu Shimomura y Johnson informaron en el Journal of Cellular and Comparative Physiology que aislaron y purificaron la proteína fotoluminiscente aequorina en medusas.
Se dice que cuando Osamu Shimomura estaba extrayendo proteína luminiscente de medusas, un día regresaba a casa del trabajo. Vertió el producto en la piscina. Después de apagar las luces antes de salir, de mala gana miró hacia la piscina y vio la. piscina espectacular. Debido a que el estanque también recibía agua de la pecera, sospechó que los ingredientes de la pecera afectaban a las medusas y pronto determinó que los iones de calcio mejoraban la luminiscencia de las medusas. En 1963, informaron sobre la relación entre el calcio y la luminiscencia de las equorinas en la revista Science. Más tarde, Ridgway y Ashley propusieron que las medusas se pueden utilizar para detectar la concentración de calcio, creando un nuevo método para detectar calcio. Los iones de calcio son importantes moléculas de señalización en los organismos vivos. Aequorin se convirtió en el primer método de detección de calcio con resolución espacial y es uno de los métodos que todavía se utilizan en la actualidad.
En 1955, Davenport y Nicol descubrieron que las medusas pueden emitir luz verde, pero no sabían por qué. En el artículo de 1962 de Osamu Shimomura y Johnson sobre la purificación de la equorina, había una nota a pie de página que decía que se había descubierto otra proteína, que aparecía verde bajo la luz solar, amarilla bajo el filamento de tungsteno y emitía una luz intensa bajo luz ultravioleta verde. Luego estudiaron cuidadosamente sus propiedades luminiscentes. En 1974, purificaron esta proteína, que en su momento se llamó proteína verde y más tarde se denominó proteína verde fluorescente GFP. Morin y Hastings propusieron que puede ocurrir una transferencia de energía entre aequorina y GFP. La aequorina emite luz cuando es estimulada por calcio, y su energía puede transferirse a GFP, estimulando a GFP a emitir luz. Se trata del descubrimiento en biología de lo que en química física se conoce como transferencia de energía por vibración de fluorescencia (FRET).
El propio Shimomura Osamu no está interesado en las perspectivas de aplicación de GFP, ni es consciente de la importancia de su aplicación. Después de dejar Princeton y ir al Instituto Oceanográfico Woods Hole, su colega Douglas Prasher estaba muy interesado en inventar moléculas trazadoras biológicas. En 1985, Plattish y el científico japonés Satoshi Inouye obtuvieron de forma independiente el gen de la aequorina (cDNA para ser precisos) basándose en la secuencia de la proteína. En 1992, Plattish obtuvo el gen GFP. Con el ADNc, es fácil de usar para los investigadores biológicos en general y es mucho más conveniente que usar proteínas.
Después de que Plattish publicara el ADNc de GFP en 1992, dejó de realizar investigaciones científicas. Cuando se postuló para la Fundación Nacional de Ciencias, los revisores dijeron que no había ningún precedente para la luminiscencia de proteínas, e incluso si la encontrara, sería de poco valor. En un ataque de ira, dejó la academia y se fue a trabajar para la División de Servicios para Animales y Plantas del Departamento de Agricultura en la Base de la Guardia Nacional Aérea de Massachusetts. En ese momento, si gastara unos pocos dólares, podría hacer un trabajo muy hermoso que cualquier estudiante de posgrado promedio podría hacer: poner el gen GFP de medusa en otros organismos, como bacterias, y ver la fluorescencia, lo que prueba completamente que la propia GFP puede Emiten luz. No se requieren otros sustratos ni moléculas auxiliares.
El trabajo de expresión de GFP en otros organismos se llevó a cabo de forma independiente en 1994 por dos laboratorios: el laboratorio de Marty Chalfie que trabaja con nematodos en la Universidad de Columbia, y la Universidad de California en San Diego y el Instituto Scripps de Oceanografía, dos laboratorios japoneses. científicos, Inouye y Tsuji.
Aequorin y GFP tienen aplicaciones importantes. Pero la aequorina sigue siendo un tipo de luciferasa y requiere luciferina. La propia proteína GFP emite luz, lo que en principio supone un gran avance.
El artículo de Chalfie inmediatamente causó sensación y muchos investigadores biológicos introdujeron GFP en sus propios sistemas. Si expresa GFP en un nuevo sistema, puede publicar artículos en Nature and Science. De hecho, simplemente sigue la tendencia y no tiene originalidad.
Mirando todo el proceso, desde 1961 hasta 1974, las investigaciones de Osamu Shimomura y Johansson estaban muy por delante, pero pocas personas le prestaron atención. Otros bioquímicos también pueden obtener aequorina y GFP si lo desean, y la tecnología no es particularmente difícil. Después de 1974, especialmente después de la década de 1980, a muchos estudiantes de posgrado les resultó fácil realizar trabajos posteriores. La excepción es que el laboratorio de Tsien descubrió variantes con nuevos colores que no eran inmediatamente obvios.