享誉世界的加拿大细胞生物学家托尼·泡森博士不幸于2013年8月7日去世,年仅60岁。
托尼·泡森博士
托尼·泡森(Tony Pawson)所做的开创性研究塑造了目前我们对细胞信号转导途径是如何在正常组织和癌细胞里得以控制的理解,他关于细胞如何交流的发现对理解癌症和糖尿病等疾病具有深远的影响。
加拿大高等研究所所长艾伦·伯恩斯坦(Alan Bernstein)指出,托尼很有可能成为诺贝尔医学或生理学奖的候选人,因为他的前瞻性研究为其他科学家的发现奠定了基础。
生 平
托尼于1952年10月18日出生在英国肯特郡首府梅德斯通。他的母亲是一位中学生物学教师,对植物学特别感兴趣,父亲是一位有名的足球运动员,1952年芬兰赫尔辛基奥运会英国足球队队员,英国首位世界飞钓冠军,后来成为《观察家》杂志的作者和通信员。从童年起,这位未来的生物学家就喜爱垂钓。托尼曾提到,他从母亲那儿获得了对科学和自然界的兴趣,从父亲那儿获得了写作热情、争强好胜、坚定果断和对飞钓运动的爱好。
托尼经常说,飞钓运动为他安上了耐心和观察入微的眼睛,这些品质是他研究成功的重要因素。“从坚持这个意义上说,钓鱼与做科研之间有着许多相似之处。在科学上经常有这样的情况,即最重要的东西往往反映在最细小的地方。”他把自己在实验室里的成功部分地归功于爱好飞钓的家庭背景。
在英格兰南部的温彻斯特中学毕业之后,托尼在剑桥大学克莱尔学院接受了大学本科教育。期间,他对生物化学产生了兴趣,并有机会在实验室里花时间做蛋白质合成方面的实验。
托尼于1973年来到伦敦,在英国皇家癌症研究基金会(ICRF)――现称英国癌症研究会――攻读博士学位,师从艾伦·史密斯(Alan Smith)。在读博期间,他的研究集中在由逆转录酶病毒引起癌变的作用方式及其机制,以及逆转录酶病毒自身繁殖的方式。
1976年获得博士学位之后,托尼来到美国,在位于伯克莱的加利福尼亚大学的斯蒂文·马丁(Steven Martin)实验室工作。马丁重点研究劳氏肉瘤病毒的作用机制――一种在鸡身上引起肿瘤的逆转录酶病毒。期间,托尼开始探索藤波禽肉瘤病毒的结构和作用机制,以及其致癌蛋白质v-Fps在细胞转化中所起的作用。
1981年,托尼在英属哥伦比亚大学担任助教,继续他的v-Fps蛋白致癌研究,主攻酪氨酸激酶活性在细胞转化中的作用。也就是在那段时间,托尼与研究生伊凡·塞朵伏斯基(Ivan Sedowski)一道,发现了SH2结构域。托尼的同事伯恩施坦说:“这在当时是一个转变性的想法,几乎是革命性的。该发现确实为研究细胞如何互相做出反应打开了一扇全新的大门。”
1985年,托尼受邀来到多伦多,作为资深科学家出任西奈山医院塞缪尔-鲁嫩费尔德研究所的特聘研究员,同时担任多伦多大学的分子遗传学教授。在西奈山医院,托尼建立起自己的实验室,旨在进一步研究细胞信号如何被转导,2000年被任命为研究主任。此后,托尼一直在多伦多工作。
贡 献
托尼毕生致力于理解细胞如何互相交流的研究。在1985年,他鉴别出SH2结构域,这是许多蛋白质的一段,在细胞交互作用中起着极其重要的作用。
托尼解释说,细胞就像一个拼图玩具,而细胞分子就像不断改变形状的拼板。发现SH2结构域等于弄清楚了这些拼板如何交接以及如何再次插扣在一起形成新图形的方式。这也揭示了细胞如何在彼此间发送这些变化的信号以及这一过程中的错误如何触发疾病――如癌症――的方式。
1985年之前,科学家们已经知道细胞会互相交流,但没有人鉴别出分子中激活信号的共同部分(或称亚单元),也没有人理解托尼所谓的保持它们正常工作的“平衡行为”。托尼的发现带来的影响是深远的,科学家们花了四年时间才充分理解它对治疗研究的意义所在。
癌症是细胞对任性信号做出反应的典型例子,这种信号引起细胞朝无法控制的方向发展。托尼的研究对突破性靶向治疗药物的发明和诸如格列卫(Gleevec)――用于治疗慢性髓性白血病(CML)急变期、加速期或α-干扰素治疗失败后的慢性期患者。用于治疗不能切除或发生转移的恶性胃肠道间质肿瘤(GIST)的成人患者――的治疗方法做出了间接的贡献。
在20世纪的后30年中,托尼几乎成了基础生物医学研究多个交叉领域的中心,彻底改变了我们对细胞信号转导和恶性转化的分子基础的理解。这些重要发现对许多抗癌药物的研制在方法上做出了贡献。癌症的分子基础通过大量的惊人发现被揭示出来,包括恶性肿瘤的遗传源头;逆转录病毒致癌基因的作用方式;刺激细胞增殖、细胞分化等重要细胞过程的新增长因子和细胞因子的发现,等等,随着这些新知识的应用,癌症靶向治疗的发展改变了方向,许多致命的癌症现在已变得可以治疗。
也许,托尼最为人们所知的是他对SH2结构域的鉴别以及由此产生的概念――作为信号转导分子基础设施的模块结构域。
在托尼职业生涯早期检查v-Fps一级结构的过程中,他与同事们进行了一次重要的观察。他们意识到,除了也在致癌的Src和Abl酪氨酸激酶中看到的v-Fps催化酪氨酸激酶结构域以外,这些致癌蛋白还有一个达100个氨基酸的保守非催化区,他们称之为SH2结构域(酪氨酸激酶为SH1结构域)。通过对各种v-Fps突变体的酪氨酸激酶活性进行生物化学分析并对它们的细胞转化特性进行比较,托尼的实验室证实,v-Fps的SH2结构域在控制酪氨酸激酶活性和细胞转化中均起着重要的作用。Src和Abl酪氨酸激酶家族成员含有一个达60个氨基酸的额外保守非催化区,确定为SH3结构域,N末端区域位于Src和Abl的SH2结构域。
托尼提出,SH2结构域和SH3结构域起着独立蛋白质模块的作用,这些模块维持它们在不同宿主蛋白中独一无二的功能,并在控制Src等细胞质酪氨酸激酶的活性方面起着重要的监管作用。当花房秀三郎的实验室发现,CT10逆转录病毒的转化基因v-Crk编码只融合于SH2和SH3两域的一个病毒gag蛋白,说明SH2结构域和SH3结构域能单独起到致癌基因的作用之后,模块化这一概念受到了极大的欢迎。
托尼等实验室的实验证实,上皮生长因子受体(EGFR)、血小板衍生生长因子受体(PDGFR)和其他被激活的RTKs,在用配位体刺激之后,会通过绑定到这些信号转导蛋白的SH2结构域,形成具有信号分子或衔接蛋白的物理复合物。例如,托尼实验室在1992年证实,被激活的EGFR的支架蛋白Shc和磷酸酪氨酸之间形成复合物,导致Shc的酪氨酸磷酸化,从而与衔接蛋白Grb2的SH2结构域形成一个复合物……
20多年后,在托尼最后也是最优雅的文章(发表于他去世前仅三个星期的2013年7月)中,托尼的实验室描述了对Shc在EGF刺激后不同时间点的细胞功能所做的一次综合性分析:利用质谱测定和其他新技术演示了Shc在“多拨各别的磷酸化事件和蛋白互相作用中”对EGF刺激的响应。换言之,在EGF刺激后的不同时间点,Shc与不同的正、负调节蛋白形成不同的复合物,以便控制众多由EGF刺激诱导的多效性细胞反应。
除了在自己感兴趣的领域取得骄人的成就外,托尼在其他领域也做出了重要贡献,包括分析控制分子极性的分子机制和控制轴突导向的分子机制,以及强调阐明信号转导期间分子事件动态性的系统生物学。
托尼的去世是在他和他的西奈山研究团队宣布一项新发现后的一个月,这一发现有望使癌症病人身上的药物试验更加安全。他把这一突破描述为提供了某些蛋白质彼此交互方面的“精确细节”。
资料来源 Cell
责任编辑 则 鸣