对人工合成结晶牛胰岛素的回忆

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1、对人工合成结晶牛胰岛素的回忆中国科学院院士对人工合成结晶牛胰岛素的回忆中国科学院院士对人工合成结晶牛胰岛素的回忆中国科学院院士对人工合成结晶牛胰岛素的回忆中国科学院院士对人工合成结晶牛胰岛素的回忆中国科学院院士对人工合成结晶牛胰岛素的回忆中国科学院院士邹承鲁　　1958年是中国历史上一个令人难忘的年头。在“大跃进”的声浪中，千百万急于摆脱几个世纪以来贫穷落后帽子的中国人用豪言壮语设定了许多令人难以置信的雄伟目标。中国的科学家们也热切希望做出举世瞩目的科学成就。在当时的中国科学院上海生物化学研究所，各种各样的想法一个接一个地被提出来，经过激烈的

2、讨论，而又一个又一个地被否决掉。当时争论极为热烈，经常是两三个人同时争着发言，所以现在很难想起确切的是谁首先提出了人工合成蛋白质的想法。不过，这一主张一提出，马上获得一致的赞同。这不仅因为大家都知道蛋白质对生命的重要性，它是所有生命活动的主要承担者；还因为在那个时代谈蛋白质的人工合成还有相当的神秘感，因此人工合成蛋白质无疑是一个惊人的科学壮举。这个想法也赢得了领导的支持，并且得到此项目得以进行的充足的经费。这在很大程度上真应该归功于恩格斯说过的一句话：“蛋白质是生命的存在形式”，因此合成了蛋白质就是在合成生命的道路上前进了一大步。　　在“文革

3、”的困难日子里，几乎所有严肃的基础研究都被彻底禁止了。而正是因为胰岛素合成的成功，使得测定胰岛素晶体结构的工作得以启动进行。现在北京生物大分子国家重点实验室的一个优秀的X－射线晶体学研究小组的核心便是在那时形成的。　　在热火朝天的1958年，我把自己对酶的兴趣暂且放在一边，参加了上海生物化学研究所牛胰岛素的人工全合成工作。选择胰岛素作为当时人工合成蛋白质的对象是有道理的，不仅仅因为胰岛素只有51个氨基酸，分子小，还因为它是当时唯一已知一级序列的蛋白质。其一级序列的测定工作刚刚由英国的完成不久，为此他获得了诺贝尔奖。　　回首往事，今天的肽链合成

4、技术和我们那个时候真有天壤之别。现在我们能用合成仪方便地合成一段合适长度的肽段，要做的只是设置程序，加进所需的氨基酸和其他试剂，按下按钮，机器就自动工作，几天之后我们就能收到所要的肽段。现在常用的固相合成方法则是美国的Merrifleld在1963年首创的，并使他获得诺贝尔奖。可是在四十年前，蛋白质的合成，哪怕只是胰岛素这样一个小蛋白，都是件令人生畏的事。世界上首例多肽合成，是duVigneaud在1953年合成的一个八肽，催产素。这项工作使他获得了1955年的诺贝尔化学奖。到1958年，人工合成的最长的肽段是促肾上腺皮质激素的一个片段。更为

5、困难的是，当时我国还没有多肽合成的经验，除了谷氨酸钠之外，我国甚至没有制造过任何氨基酸。实际上，这一项目确实也耗资巨大，如一位执异议者后来所言，所用去的化学溶剂之多，足以灌满一个游泳池。　　A链和B链的组合胰岛素是由两对二硫键联结的两条肽链组成的。除链间二硫键外，在A链上还有一对链内二硫键。因此，在工作初期，曾考虑了三种合成方案以供选择。其中最为现实可行的方案是分别合成A链和B链，然后通过巯基的氧化使两条链正确组合。当时我的任务是摸索胰岛素分子先经过还原、分离纯化之后的A链和B链是否能通过氧化重新组合形成天然的胰岛素分子。这一问题是胰岛素人工

6、全合成成功的关键。而我有幸能和几位才华横溢的年轻人在一起工作。他们之中包括杜雨苍、许根俊、鲁子贤和张友尚等，现在他们都是卓有成就的科学家了。　　我们开始查阅文献时发现我们的前景并不乐观，国外许多人都曾尝试过把还原的胰岛素肽链重新组合，以期获得一定产率的天然胰岛素，而这些探索都无一例外地失败了，甚至有人报道说，对于部分还原的胰岛素而言，氧化会导致活力的进一步降低。当时除了像催产素这样的小肽以外，还没有一个含二硫键的蛋白能在还原后通过氧化而成功地再生。等到使Anfinsen获得诺贝尔奖的工作，即氧化被还原的核糖核酸酶肽链能得到活力恢复发表时，我们

7、都已经由还原的胰岛素肽链得到相当产率的胰岛素了。Anfinsen的工作要容易得多，因为核糖核酸酶只有一条肽链；而胰岛素则是由两条肽链组成的，而两条肽链可以以任何比例组合，这就大大增加了问题的复杂性。我们那时没有被洋人的失败吓倒，反而迎难而上，着手分离A链和B链，然后试图使它们正确组合以形成天然的胰岛素。当年我才三十多岁，却是小组中最年长也是顾虑最多的人，而我那些年轻的同事们则不像我那样担心别人的失败，他们都有股“初生牛犊不畏虎”的劲头。为了氧化被还原的肽段，我们历经艰辛，最终发现了不使用氧化剂而使氧化反应在低温下由空气缓慢完成的方法。这使我们

8、在很短的时间内取得了鼓舞人心的结果，获得10％的活力恢复！由于肽链能以不同比例组合，巯基间形成二硫键的可能性是数不胜数的，在理论上应该说是无穷的。因此我们所得的10