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標 題Re: [問題] 分子生物學的發展歷史(三)
發信站KKCITY (Mon May 8 10:03:40 2006)
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以「脢」代表「酉每」,以「呔」代表「月太」,以「甘」代表「廾+甘」
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三、分子生物學深入發展階段--初步認識生命的本質,並開始改造生命
4.
基因表現(gene expression)
調控機制之研究
1961年,Jacob 和 Monod 二人首先提出「操作基因組」(operon)的假說,
不僅開啟了認識基因表現調控機制的視窗,也奠定了分子遺傳學的理論基礎。
60年代,科學家們只對原核生物基因表現的調控有一些認識,直到70年代以後
才從不斷的探究中,了解真核生物無論在基因結構或基因表現的調控上,都遠比原
核生物複雜。1977年,周芷(L.T.Chow)發現腺病毒(adenovirus)在轉錄過程中
,mRNA 有剪接(splicing)的現象;隨後在 SV40 及其他人類腫瘤病毒中,也相
繼發現 mRNA 的剪接過程。這些發現,不但揭示大部分真核基因是不連續的,同時
「插入子」(intron)與「表現子」(exon)的概念也隨之建立。於是,研究真核
基因組結構及其調控機制的序幕,就此展開。
1982年,T. Cech 等人發現四膜蟲(Tetrahymena)的 rRNA 能進行自我剪接
(self-splicing),不需要其他蛋白質(脢)的參與,Cech 便將此種 rRNA 命名
為「核脢」(ribozyme),意味著一種本質為核糖核酸的催化劑。80-90年代,科
學家們又逐步發現、認識了真核基因的順式作用元件(cis-acting element)與反
式作用因子(trans-acting factor)的交互作用、核酸與蛋白質之間的分子識別
(molecular recognition)及交互作用,才是基因表現調控機制的根本。
5.
細胞信息傳導(signal transduction)機制研究--嶄新的領域
細胞信息傳導機制之研究可追溯至50年代:E. W. Sutherland Jr.和 T. Rall
兩人在1957年「腎上腺素如何使肝糖變為葡萄糖」的研究中發現並證實了cAMP為生
物體內的第二信使(second messenger),且於1965年提出第二信使學說(包括「
受體(receptor)」以及關鍵酵素「腺甘酸環化脢(adenylate cyclase)」),使我
們初次認識到細胞內的信息傳導途徑。1977年,Ross 等人利用重組實驗,證實 G
蛋白(G protein)的存在,並將 G 蛋白與腺甘酸環化脢的作用相串連,引發科
學界對 G 蛋白偶合(G protein-coupled)信息傳導途徑研究的熱潮。
70年代中期後,致癌基因(oncogene)、抑癌基因(tumor suppressor gene
)、酪胺酸激脢(tyrosine kinase)的發現與其結構、功能上的深入研究,以及
各式各樣的受體蛋白(如:視網膜的「視紫質」、鼻黏膜的「嗅覺受體」等)基因
陸續被選殖(cloning)出來,使近十年來細胞信息傳導的研究有了更大的進步。
重大的研究成果有:Gilman 和 Rodbell 二人因發現 G 蛋白在細胞信息傳導中的
作用機制,而獲頒1994年的諾貝爾生理醫學獎;1998年,Furgott、Ignarro 與
Murad 分別發現一氧化氮(NO)可作為生物體內的信號分子,因此共享1998年的諾
貝爾生理醫學桂冠。該項發現不僅在心血管、神經及免疫的臨床治療上有十分重大
的意義,也是藥物開發的新方向(例如「性」福小藥丸「威而鋼 Viagra」)。
四、結語
以上簡介了分子生物學的發展過程。分子生物學恐怕是近半世紀以來,最蓬勃
發展的生命科學領域之一,同時,它也推動整個生命科學發展的方向與速度。分子
生物學的基礎理論及規律,讓我們對於生命本質有更清楚的認識,也讓人類在醫療
技術上有了許多重大的突破,因而造福人群。然而,我們必須體認到:分子生物學
發展得太快,以至於其歷史太短,所累積的資料也不夠多。例如:地球上五花八門
千姿百態的生物所攜帶的龐大生命訊息,我們所知甚少,對於這座大自然的寶庫,
我們可以挖掘的還太多太多;另一方面,儘管公元2005年,已定出人類基因組全序
列,也明白了五至十萬個基因的鹼基序列,然而要徹底弄清楚這些基因的功能、調
控機制(如基因與基因間、基因與蛋白質間的交互作用等),以及80%以上內含子
(intron)的實際作用,在在需要更多的時間。因此,分子生物學的道路不但會很
漫長,還可能相當艱難而曲折,因此,我們仍須堅定地走下去。
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