誰能獲得2017諾貝爾化學獎？

▎葯明康德/報道

預測諾貝爾獎的歸屬從來不是一樁容易的事（相關閱讀：為什麼諾貝爾獎的預測這麼難？），但這並不妨礙科學家們把諾獎季當作是一場盛大的科學派對，把預測諾獎得主當作是派對的重要助興節目。明日，2017年的諾貝爾化學獎就將揭曉獲獎者的名單了。哪些科學家可能獲獎呢？

鋰離子電池

鋰電池是這個社會中不可缺少的事物。沒有鋰電池，手機和電腦就不會得到那麼廣泛的應用。光從對世界帶來的巨大影響力而言，鋰電池確實配得上獲得諾貝爾獎。在過去的數年裡，但凡預測諾貝爾化學獎的活動，無不將鋰電池的發明列為重要候選之一。賓漢姆頓大學的Stanley Whittingham教授、德州大學奧斯丁分校的John Goodenough教授以及日本旭化成株式會社的Akira Yoshino博士這三名在鋰電池發明上做出重要貢獻的科學家，名字也一再被提及。然而，過去幾年的諾貝爾化學獎評選結果卻一再讓他們失望。

今年，John Goodenough教授已經95歲高齡了。在美國化學會（ACS）的諾獎預測活動中，《C&EN》的副主編Lauren K. Wolf博士也提到，留給這名長者的時間不多了。諾貝爾評選委員會是否會考慮這一事實，並將今年的榮譽頒發給這位偉大的科學家呢？答案將在明天揭曉。

當生命遇上無機化學

如果說生命是一場奇蹟，那麼電子、離子、原子與能量就是奇蹟背後的奧秘。這些奧秘組成了有特定形狀和特殊功能的分子，並參與到生物體的運作之中。拿血紅蛋白做例子吧。我們現在知道，這個蛋白由9072個原子構成，其中，鐵原子只有區區4個。然而，就是這4個鐵原子，決定了血紅蛋白的功能。類似的，鋅、鎂、鈣、銅與錳等金屬離子雖然含量不多，但對生物體至關重要——葉綠體的運作，呼吸鏈的進行，都離不開它們。人們知道蛋白質中的電子轉移是這些生物進程的基礎，但沒有人知道，化學反應如何控制著生物系統內的電子轉移。

加州理工學院的Harry Gray教授改變了這一情況。他在生物無機化學領域裡做出了諸多關鍵貢獻，讓人們在原子水平上理解了生物系統中的電子轉移過程。他在生物分子上的一系列工作表明，現代的物理學工具和無機化學知識，如何能被應用到關鍵的生物學問題上。在他精心而巧妙設計的化學實驗下，我們真正理解了那些對生命至關重要的生物學進程。

《C&EN》2017年「12名化學未來之星」獲獎人之一，加州大學戴維斯分校（UC Davis）的Marie Heffern教授對Gray教授的成就讚譽有加。她認為「無論是配體場理論，生物系統中的電子轉移，還是生物無機化學時代的開啟，都足以讓Gray教授贏得諾貝爾獎。」

分子伴侶

為了行使正常的功能，蛋白質需要將自己摺疊成特定的形狀。可是，這一過程是怎麼發生的呢？在20世紀50到60年代，美國NIH的Christian Anfinsen博士發現，蛋白質的氨基酸序列里已經儲存了引導蛋白質摺疊的相關信息。當他在試管里將一種純化的蛋白酶變性之後，只要去除變性劑，已經變性的蛋白就能夠恢復活性。這意味著蛋白質不需要其它幫助就可以自發地完成蛋白質摺疊過程。Anfinsen因此於1972年獲得了諾貝爾化學獎。這一發現對蛋白質摺疊過程的研究也產生了深遠影響——很長時間裡，科學家們都認為細胞內產生的蛋白質就像試管里的蛋白質一樣，能夠自發完成摺疊，不需要其它蛋白協助，也不需要額外的能量。

但是細胞內新生成的蛋白質所面對的環境跟試管中大不相同。細胞中新生蛋白的濃度往往遠高於體外試驗，而且同一時間內有成百上千種新生蛋白產生。在這種情況下，新生蛋白不但有可能因為摺疊出錯，成為沒有功能的蛋白質聚集體，還有可能與其它新生蛋白相結合，擾亂多種蛋白質的摺疊過程。那麼，細胞是靠什麼方法來避免這些錯誤的發生呢？

Franz-Ulrich Hartl教授（左）和Arthur L Horwich教授（右）

Franz-Ulrich Hartl 教授和Arthur L Horwich教授闡述了伴侶蛋白在幫助蛋白質摺疊方面的機理。他們發現了伴侶蛋白（chaperone）在蛋白摺疊中的重要作用，顛覆了關於蛋白質在胞內摺疊的傳統觀念，建立起了從微生物到人類都適用的新原則。這一未曾被探索過的領域無論對基礎生物學還是生物醫藥都具有重大意義。如果能獲得諾貝爾獎，也是對他們工作的一大認可。

你的選擇？

諾貝爾化學獎經常被戲稱為諾貝爾「理綜獎」，這是因為獲獎人的領域經常屬於生物學、甚至是物理學。但也正是如此，我們才得以看到，化學的影響力究竟有多廣。化學突破早已跳出了純化學的領域，全面推進了科學的進展。究竟誰能問鼎今年的諾貝爾化學獎？告訴我們你的答案吧！

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