烟草花叶病毒(TMV)的结晶及其化学本质的发现

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一、温德尔·斯坦利生平简介
温德尔·斯坦利(1904-1971),美国生物化学家,1904年8月16日生于美国印第安纳州。曾任洛克菲勒医学研究院院士,加利福尼亚大学教授。
斯坦利所研究的是可自我复制却有似一种简单的化学物质的生物——病毒。他的发现使人类了解生命的本质又向前跨进了一大步。斯坦利推测认为,病毒可能是地球生命的第一种形式。
1935年,他使烟草花叶病毒(TMV)结晶,并证实此病毒是蛋白质及核酸分子聚集体而称为杆状结构。这一发现可以利用X射线衍射方法来确切地查明多种病毒精细的分子结构及繁衍方式。斯坦利还研究了流感病毒并研制了一种流感疫苗。
1946年,他因提纯并结晶了病毒,而且阐明了其分子结构而与诺斯罗普及萨姆纳共同获得了1946年诺贝尔化学奖。斯坦利于1971年6月15日在西班牙萨拉曼卡去世,享年67岁。
二、主要研究贡献
1935年,温德尔·斯坦利(Stanley)发现烟草花叶病毒的侵染性能被胃蛋白酶破坏,在这一现象的启示下,他几乎磨了上吨重的感染花叶病的烟叶,企图用提酶的方法把病毒提纯出来。他得到了一小匙在显微镜下看来是针状结晶的东西,把结晶物放在少量水中,水就出现乳光了,用手指沾一点这溶液,在健康烟叶上磨擦几下,一星期以后这棵烟草也得了同样类型的花叶病。可见提纯的东西的确是有侵染性的烟草花叶病毒。今天在美国加州大学的原来斯坦利实验室里,仍然保留着一个标注着“Tob. Mos.”字样的瓶子,其中就盛着当年第一次提纯的烟草花叶病毒(简称TMV)。
根据各种试验结果,证明这种结晶物质是蛋白质,初步的渗透压和扩散测定表明,这种蛋白质的分子量高达几百万。其结晶制品的侵染性依赖于蛋白质的完整性,侵染性被认为是病毒蛋白质的一种性质。
Stanley 的研究论文1953年发表在Science杂志上,他在论文中写道:“烟草花叶病毒是一种具有自我催化能力的蛋白质,它的增殖需要活体细胞的存在”。
在获得TMV结晶之后的将近20年时间里,许多其他病毒也相继被结晶出来,1955年,Scaffer和Schwerdt成功地结晶了脊髓灰质炎病毒,它是第一个被结晶出来的动物病毒。然而,Stanley在他的结晶工作中,并未注意到病毒的含磷组分,1936年Bawden和Pirie等在纯化的TMV中发现了含磷和糖类的组分,它们以核糖核酸的形式存在, 通过热变化, 这种核酸可以从病毒粒子中释放出来,这一发现也被Stanley不久证实,Stanley及其同事证实几种不同植物病毒的核酸也能从核蛋白的形式中被分离出来。
TMV的结晶及其化学本质的发现是对医学和生物科学的巨大贡献,它不仅引导人们从分子水平去认识生命的本质,而且为分子病毒学和分子生物学的诞生奠定了基础。
鉴于Stanley在TMV研究中的突出贡献,1946年他被授予诺贝尔奖,这是病毒学领域第一个获此殊荣的科学家。