2016诺贝尔生理学或医学奖研究项目概述
端粒与端粒酶的研究解读诺贝尔生理学或医学奖
端粒与端粒酶的研究解读诺贝尔生理学或医学奖一、本文概述自人类踏入科学研究的领域以来，生命的奥秘一直是科学家们孜孜不倦探索的主题。
作为生命科学的两大支柱之一，医学领域的研究进展对人类生活的影响深远而持久。
每年的诺贝尔生理学或医学奖揭晓，都会引发全球范围内的广泛关注，因为它不仅代表了该领域最前沿的科学成果，更预示了未来医学可能的突破方向。
本文将以诺贝尔生理学或医学奖为背景，深入探讨端粒与端粒酶的研究，解读这一重大科学奖项背后的科学意义和影响。
端粒和端粒酶是生物学中的两个重要概念，它们在细胞生物学、分子生物学和遗传学等领域有着广泛的应用。
端粒是真核生物染色体末端的特殊结构，具有保护染色体末端、防止染色体融合和降解的重要作用。
而端粒酶则是一种特殊的逆转录酶，能够合成端粒DNA，从而维持端粒的长度和稳定性。
近年来，随着对端粒和端粒酶研究的深入，科学家们发现它们在细胞衰老、癌症发生和发展等方面扮演着重要的角色，因此，对端粒与端粒酶的研究不仅具有重要的理论价值，也具有广阔的应用前景。
本文将从端粒与端粒酶的基本概念入手，详细介绍它们在生物学中的重要作用，回顾相关的科学发展历程，并重点解读近年来诺贝尔生理学或医学奖中涉及端粒与端粒酶的重要研究成果。
通过对这些成果的深入分析和解读，我们希望能够更好地理解端粒与端粒酶在生命科学中的地位和价值，同时也为未来的医学研究提供新的思路和方法。
二、端粒与端粒酶的基本概念端粒，也被称为端区或端粒DNA，是真核细胞线性染色体末端的特殊结构。
它们像一顶帽子，保护着染色体的末端，防止其受到损伤或与其他染色体发生融合。
端粒的存在对于维持染色体的完整性和稳定性至关重要。
端粒主要由重复的非编码DNA序列组成，这些序列在染色体末端形成特定的结构，从而起到保护作用。
端粒酶则是一种特殊的逆转录酶，能够合成端粒DNA。
其主要功能是在端粒DNA受到损伤或缩短时，通过添加重复的DNA序列来修复端粒，从而保持染色体的稳定性和长度。
2016诺贝尔生理与医学奖
比较热门的研ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ领域。
他建议如今的年轻科学家不要过于追求比较 稳定的工作，或者仅仅为了容易发表文章而去选 择比较流行的研究领域开展工作，要有冒险精神。 此外，他也介绍了他的研究经历，尤其是发现自 噬过程的艰难历程。
现在我们看到的是Yoshinori
Ohsumi获得诺贝尔奖的荣耀， 但却不知他成功的路上遇到 过多少荆棘，特别是如何克 服种种苦难取得如此重大的
研究突破，这才是每个科研
人员应该学习的，也是成功 最关键的步骤。
近年来自噬相关重磅级研究一览
1 Cell Metab：维持脂肪细胞棕色化需要抑 制自噬过程
2
Cell Rep：阻断自噬 将癌细胞牢牢粘在 原地
3
4
不衰老，就癌变？看细胞自噬如何逆转局面！
Nature研究首次证明自噬可介导核内蛋白降解
大隅良典
大隅良典（Yoshinori Ohsumi），日
本分子细胞生物学家，日本东京大学理学
博士。现任日本东京工业大学前沿研究中 心特聘教授与荣誉教授。
2012年被授予京都奖基础科学奖。在
2013年与2015年先后获得汤森路透引文桂
冠奖和盖尔德纳国际奖。2016年，因“在
细胞自噬机制方面的发现”而获得诺贝尔 生理学或医学奖。
8
Cell：EGFR在自噬发生过程中的激酶非依赖性作 用
9
The EMBO Journal：自噬作用可影响干细胞活化
10
JCI：自噬作用可保护胰腺β 细胞免于毒性蛋白 质的损伤
5
6
Nature：癌细胞压力和细胞自噬存在关联
Cell death＆differ：科学家发现自噬过 程新关键调控因子
7
Molecular cell：中国科学家发现蛋白修饰 与自噬起始新关系 浙江大学的刘伟教授研究小组在著名国际
2016年诺贝尔奖揭晓——日本分子细胞生物学家获得2016诺贝尔生理学
科学家 大隅 良典 （ Ｙｏ ｓ ｈ ｉ ｎ ｏ ｒ ｉ Ｏｈ ｓ ｕ ｍｉ ） 获奖 。 获奖 理由是 “ 发现 ＿ ｒ 细 胞自噬
机 制 ”。
１ ９ ４ ５ 年２ 月９ 日出生于 日 本 福
冈。 １ ９ ７ ４ 年 从 东京大学获得 博 士
学位 。 １ ９ ７ ４ 年至 １ ９ ７ ７ 年， 他 在 美 国 洛克 菲勒大学做 博后， 随 后返 回日 本， 任 职 于 东京 大 学。 ２ ０ ０ ９ 年 起， 为东京 工 业 大学教 授 。
被称 为 “ 自噬 体” 的新 型囊 泡。 当自 噬 体形 成时 ， 它会包裹 住某些细 胞成分 ， 如那 些被破 坏的蛋白质和细 胞器。 最终， 自 噬 体与溶 酶
体相融合 ， 这些细胞成 分便会降 解为更小成分 。 这一过程 为细胞的更新提 供 了养分和 构建基础。 在上 世纪７ ０ 到８ ０ 年 代， 科研 人员将 注意 力放 在了对另一种降解 蛋白质的物质即 “ 蛋白酶体 ” 的研究上 。 在 这个研究 领域里 ， 就
重， 直 到上 个世纪 ９ ０ 年 代初 ， 大隅良典 在一 系列实验 中， 巧妙地 利 用面包酵 母
６
Ｉ Ｎ Ｎ Ｏ ＶＡ Ｔ ｆ Ｏ Ｎ Ｔ Ｉ ＭＥ ２ ０１ ６ １ ＾
一
一
．
（ ｂ ａ ｋ ｅ ｒ ’ ｓ ｙ ｅ ａ ｓ ｔ ） 找 到了细胞 自噬所 需的基因。 通 过继续 研究 ， 大 隅良典阐明了酵 母自身内自噬 的基 本原理 ， 并证明类似的 复杂机 制 也存在于 人体细胞 内。
学奖 。 到 了６ ０ 年代 ， 科学家们 在溶 酶体中有时可 以找到大 量的细胞
一 种 新 的囊泡 会 将细 胞 成分 打包 送 到溶 酶 体 处进 行
生物钟的研究 功能和机理 度诺贝尔生理学或医学奖成果简析
诺贝尔生理学或医学奖成果分析
2017年诺贝尔生理学或医学奖颁给了三位杰出的科学家，以表彰他们在对生物 钟的研究中所做出的卓越贡献。其中，一位科学家发现了生物钟的基因基础， 揭示了基因表达和信号转导的奥秘；另一位科学家则揭示了生物钟在调节生理 代谢和激素水平方面的作用；最后一位科学家发现了生物钟的染色体机制，为 理解生物钟在睡眠节律调控中的作用提供了重要线索。
这三位科学家的研究成果对于理解生物钟的重要性和意义具有极其重要的价值。 他们的研究不仅揭示了生物钟的内在机制，还阐明了生物钟在调节生理代谢、 激素水平和睡眠节律等方面的作用。这些成果为我们提供了更为深入的认识， 有助于我们更好地理解生物体的节律性，并为相关领域的研究提供了重要的理 论基础。
结论
生物钟在生物学领域中具有非常重要的地位，它对于生理健康和疾病治疗具有 重要意义。通过对生物钟的研究、功能和机理的深入了解，我们可以更好地认 识生物体的节律性，并为相关领域的研究提供有益的启示。
生物钟机理
生物钟的机理主要包括基因表达、信号转导和染色体机制等方面。首先，生物 钟的基因表达具有周期性，它受到光信号和内部时钟的调控。这些基因的表达 产物可以与相应的蛋白质结合，形成复合物，进而调节其他基因的表达。其次， 信号转导在生物钟中也发挥了重要作用。例如，光信号可以激活视网膜特殊受 体，进而调控生物钟基因表达。最后，染色体机制也是生物钟的重要环节。
生物钟研究
生物钟，也称为生物节律，是指生物体在自然界中存在的周期性节律。它包括 外貌、内在机制和不同物种间的差异等方面。生物钟的研究历史可以追溯到18 世纪，当时科学家们已经注意到生物体存在着周期性的活动。随着科学技术的 不断发展，科学家们逐渐揭示了生物钟的内在机制。
生物钟功能
2016年诺贝尔医学生理学奖
2016年诺贝尔医学生理学奖2016年诺贝尔医学生理学奖（Nobel Prize in Physiology or Medicine 2016）授予了三位科学家，分别为日本科学家大隅良典（Yoshinori Ohsumi），以及英国科学家杨振宁（Yoshinori Ohsumi）和大卫·J·索尔特斯（David J. Thouless）。
大隅良典获奖的原因是因为他对“自噬过程（autophagy）”的研究做出了突出贡献。
他发现了自噬现象，这是细胞自身通过将不必要或损坏的细胞器进行吞噬并分解来维持自身稳态的一种机制。
自噬过程在细胞生长、发育、免疫应答以及维持细胞内稳态等方面起着重要作用。
大隅的研究成果对于理解多种重大疾病，如癌症和神经退行性疾病的发生机制具有重要意义。
杨振宁和大卫·J·索尔特斯共同获奖的原因是他们的发现在物理学的拓扑概念应用于凝聚态物质中。
他们提出了一种新的拓扑相变理论，并在其中预测了令人兴奋的和新颖的现象。
拓扑相变是一种在凝聚态物质中观察到的奇特现象，这使得电子和原子能够以非常特殊的方式移动。
理解这些现象对于解释凝聚态物质（如超导体和超流体）中的力学行为具有重要意义。
大隅良典在1980年代开始了对自噬现象的探索。
他首先用酵母菌作为模型生物来研究自噬过程，并发现了大量参与自噬的基因和蛋白。
他发现了自噬营养缺乏条件下的活化过程，且分离了自噬小体的形成。
大隅的发现对于深入理解自噬过程的调控机制以及其在疾病中的作用具有重要意义。
自噬过程不仅能够清除细胞内的垃圾，还能够在高度胁迫环境中提供能量和资源，从而帮助细胞在应激条件下生存。
这对于理解许多代谢性疾病、神经退行性疾病和癌症的发生机制具有重要意义。
杨振宁和大卫·J·索尔特斯的研究突破了物理学界的常规思维模式，并为越来越多的科学家进一步研究凝聚态物质中的拓扑现象提供了基础。
他们的发现揭示了凝聚态物质中奇异拓扑态的存在，并对实际应用产生了深远的影响。
2016年诺贝尔医学生理学奖
2016年诺贝尔医学生理学奖2016年，诺贝尔医学奖授予了三位科学家Yoshinori Ohsumi、Takaki Kajita和Arthur B. McDonald，以表彰他们在医学生理学领域取得的杰出贡献。
他们的研究成果在深入理解细胞自噬和中微子振荡现象方面起到了重要作用，为医学和物理学领域的未来发展提供了新的思路和方向。
以下将分别介绍他们的研究成果和对医学与物理学领域的影响。
一、Yoshinori Ohsumi的细胞自噬研究1. 细胞自噬的概念和意义细胞自噬是一种被细胞内部自行调控的生理过程，通过此过程，细胞可以将自己内部的损坏蛋白质和细胞器包裹成囊泡，然后通过溶酶体降解和再利用这些物质，在饥饿、压力和感染等情况下保证细胞的稳定运行。
细胞自噬在疾病的发生发展中起到了重要作用，如肿瘤、神经退行性疾病和心血管疾病等。
Yoshinori Ohsumi通过对酵母菌进行的研究，最终揭示了细胞自噬的分子机制和调控原理，这一发现为细胞生物学领域的研究提供了全新的理论和实验依据。
2. 奥崇久的研究成果对医学的影响奥崇久的研究成果为医学领域提供了对自噬途径的深刻理解，为相关疾病的治疗提供了新的思路。
基于奥崇久研究成果，科学家们可以更好地了解自噬在疾病发生发展中的作用机制，进一步开发针对自噬途径的治疗方法，为疾病治疗提供新的方向和希望。
二、Takaki Kajita和Arthur B. McDonald的中微子振荡研究1. 中微子的基本特性中微子是一种基本粒子，质量极小、不带电荷，几乎不与其他物质发生相互作用。
由于这些特性，中微子一直以来被认为对我们的影响非常小，很难被科学家们观测到。
Takaki Kajita和Arthur B. McDonald的研究成果改变了这一观念，为中微子物理学的发展带来了重要的突破。
2. 中微子振荡的发现Takaki Kajita和Arthur B. McDonald在不同的实验设施中独立进行了中微子振荡的观测实验，并最终得出了相同的结论：中微子在传播过程中会发生振荡现象，不同种类的中微子之间可以相互转换。
诺贝尔生理学或医学奖简介
西班牙）。关于神经系统结构的研究。 7、1907年，Charles Louis Alphonse Laveran（法国），发现原生动物在引起疾病中
委员会（Nobel Committee）负责前期工作。 • 2、邀请生理医学领域的代表提名候选人，提名截至日期为每年
2月1日。 • 3、诺贝尔委员会对提名进行初步筛选，然后候选人提交给诺贝
尔大会。 • 4、诺贝尔大会最终决定得主，并对外公布（一般在每年10月份
）。 • 5、每年12月10日在斯德哥尔摩音乐厅举行颁奖仪式。
29、1932年，查尔斯·斯科特·谢灵顿（英国）、Edgar Douglas Adrian（英国），关 于神经功能方面的发现 。
30、1933年，托马斯·摩尔根（美国），发现染色体在遗传中的作用。
31、1934年，乔治·惠普尔（美国），乔治·理查兹·迈诺特（美国），William Parry Murphy（美国），发现治疗贫血的肝脏疗法 。
白质和核酸方面的研究 11、1911年，Allvar Gullstrand（瑞典）。关于眼睛屈光学方面的研究。 12、1912年，Alexis Carrel（法国。关于血管缝合以及血管和器官移植方面的研究。 13、1913年，Charles Robert Richet（法国）。关于过敏反应的研究。 14、1914年，Robert Bárány（奥地利。关于内耳前庭装置生理学及病理学方面的研究。 15、1915年-1918年，未颁奖，奖金划拨到生理医学奖专门的基金上。 16、1919年，Jules Bordet（比利时）。关于免疫方面的研究。
2016年诺贝尔生理学或医学奖揭晓
［ ２ ］Ｎ ａ ｓ ｈ Ｋ， Ｈ ａ ｆ ｅ ｅ ｚ Ａ， Ｈ ｏ ｕ Ｓ ． Ｈ ｏ ｓ ｐ ｉ ｔ ａ ｌ — ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｄ ｒ ｅ ｎ ａ ｌ ｉ ｎ ｓ ｕ ｆ ｉ ｆ — ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ［ Ｊ ］ ． Ａ ｍ Ｊ Ｋ ｉ ｄ ｎ ｅ ｙ Ｄ ｉ ｓ ， ２ ０ ０ ２ ， ３ ９ ： ９ ３ ０ — ９ ３ ６ ． ［ ３ ］Ｓ ｔ ａ ｃ ｕ ｌ Ｆ， ｖ ａ ｉ ｌ ｄ ｅ ｒ Ｍｏ ｌ ｅ ｎ Ａ Ｊ ， Ｒ ｅ ｉ ｍｅ ｒ Ｐ， ｅ ｔ ａ １ ． Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ —
ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｎ ｅ ｐ ｈ ｒ ｏ ｐ ａ ｔ ｈ ｙ ：ｕ ｐ ｄ ａ ｔ ｅ ｄ ＥＳ ＵＲ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ Ｍｅ ｄ ｉ ａ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ
成 肾小管 内对 比剂浓 度 较 血 浆 内高 几 十倍 ． 从 而导
致肾小管上皮细胞受损 ； ③对 比剂介导氧化应激损 伤作用 ， 对 比剂不仅能产生氧 自由基 。 而且能降低肾
ａ ｔ ｉ ｎ ｉ ｎ ｅ ［ Ｊ ］ ． Ａ ｎ ｎ Ａ ｃ ａ ｄ Ｍｅ ｄ Ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｐ ｏ ｒ ｅ ， ２ ０ １ ０ ， ３ ９ （ ５ ） ： ３ ７ ４ —
３８ ０．
肾病发 生机 制 中居 主导地 位 ， ２ ０ ０ ８年 Ｂ ｏ ｕ ｚ ａ ｓ 等＿ ９ ］ 临 床研 究显 示 ， 造影 时脂 质过 氧化 酶显著 升 高 ， 超 氧化
［ ７ ］Ｉ ｔ ｏ ｈ Ｙ， Ｙ ａ ｎ ｏ Ｔ ， Ｓ ｅ ｎ ｄ ｏ Ｔ， ｅ ｔ ａ １ ． Ｃ ｌ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｅ ｖ —
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新。
自噬是广泛存在于真核细胞中的生命现象，是生物在其发育、
老化过程中都存在的一个净化自身多余或受损细胞器的共同机制。
生命体籍此维持蛋白代谢平衡及细胞环境稳定 ，这一过程在
细胞清除废物、结构重建、生长发育中起重要作用。
（即autophagy related gene）。之后，又有30多个ATG基因被人
类找到。之后，和自噬有关的信号通路才得以被阐明。
其他科学家的贡献
密歇根大学（University of Michigan）的Daniel Klionsky教 授。1996年，Daniel Klionsky在研究蛋白从细胞质到溶酶体的定 位过程中，发现这一过程和细胞自嗜用了同样的基因，进而发现了 一系列调节autopahgy的基因。 西南医学中心的Beth Levine教授，她可以说是最早将细胞自
1990年代大隅良典用一系列精妙的实验在酿酒酵母中发现了自噬的 关键基因。他随后阐明了酵母中自噬的机制，并展示了在人的细胞中也有 相似的复杂机制。 大隅良典的发现引导我们对细胞内容物的回收机制有了新的理解。
自噬是细胞 吞噬自身细胞质蛋白或细胞器 的过程，细胞
借此分解无用蛋白，实现细胞自身的代谢需要和某些细胞器的更
瑞典斯德哥尔摩当地时间3日中午11时30分，日本分子细胞生物 学家大隅良典(Yoshinori Ohsumi)因发现细胞自噬的机制，荣获 2016年诺贝尔生理学或医学奖。 此前，大隅良典所带领的研究小组宣布，他们成功探明了细胞
自噬的启动机制。本次研究对预防和治疗由细胞自噬引发的癌症及
神经类疾病有重要意义。
研究简述
大隅良典教授在1992年发现，在缺乏营养的情况下，酵母细胞出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
现了大量的自噬现象，这也是人类首次在酵母中看到自噬现象。大隅
良典教授决定进行突变株的筛选，他筛选了上千个酵母的突变株， 并在1993年找到了一批和自噬有关的酵母突变体，鉴定了15个和自 噬有关的基因。4年后，大隅良典教授的团队成功克隆出了ATG1基因
噬的过程与人类疾病联系起来的科学家，她发现了Beclin 1这个抑
癌基因是通过调节细胞自噬的过程来实现其功能的。
什么是细胞自噬？
自噬（autophagy）表示 “将自己吃掉”。1963年， 比利时科学家克里斯蒂安·德·迪夫 发明了“自噬”一词。当时研究人员发现细胞能够将自身成分用膜包
起来，形成囊泡并运送到溶酶体降解掉。