得错了诺贝尔奖怎么办？

  诺贝尔奖委员会，从来都是很人性的，免不了犯错误。

        有些错误很离谱，有些情有可原；完全毫无讨论意义，有些却余音缭绕。

        例如，1959年的诺贝尔奖生理或医学奖两位得主是：美国犹太科学家Arthur Kornberg（1918-2007），西班牙裔的美国科学家Severo Ochoa（1905-1993）。

        诺贝尔奖委员会说Ochoa与Kornberg得奖是“因为他们发现核糖核酸与脱氧核糖核酸生物合成的机理”。核糖核酸就是RNA，脱氧核糖核酸即DNA。

        两位都是生物化学家。Kornberg曾为Ochoa的学生，不过他们得奖的研究并无合作。

        Kornberg具体的发现是DNA多聚酶，这是DNA合成的关键酶。Ochoa的发现是多核苷磷酸酶（polynucleotide phosphorylase），它不是RNA合成的关键酶，而是RNA代谢的一个不起眼的酶。

        Ochoa的奖肯定发错了。

死不认错

        诺贝尔奖委员会不收回发错的奖，也不道歉。

将功补过

不过，如果个人得错了奖，而且到一定时候大家都心知肚明，怎么办？

        Ochoa本人在1961年做出他一生真正最重要的工作：解遗传密码。他有关遗传密码的第一篇文章与Marchall Nirenberg的第一篇相似，也都在同一年发表。

        而Ochoa的第二篇文章设计很聪明。在遗传密码方面，Ochoa完全应该与Nirenberg一道得奖，但因为1959年发错了一次给Ochoa，所以1968年的诺贝尔生理或医学奖给了Nirenberg（和其他两位），但没有给Ochoa，不是没有意识到他的重要工作，而是因为不好意思再给他一次。

        问题是，很多不看文献、不知道具体研究而只看诺贝尔奖颁发情况的作者，在书中只写Nirenberg而不写Ochoa，唯诺贝尔奖马首是瞻，不顾事实。这样Ochoa最重要的工作反而常常被忽略。

Grunberg-Manago M, Oritz PJ, Ochoa S (1955) Enzymatic synthesis of nucleic acid like polynucleotides. Science 122:907-910.

Lengyel P, Speyer JF, Ochoa S (1961) Synthetic polynucleotides and the amino acid code. PNAS 47:1936-1942.

Ochoa S (1980) The pursuit of a hobby. Annual Review of Biochemistry 49:1-30.

遗传密码的解码：

节选自饶毅《生物学概念与途径》第四章

4.8 遗传密码的实验解码

任何生物学问题，选择最佳的实验材料和模型，都有助于提高研究的成效。一般来说，如果研究一个生物学现象的机理，可以找存在这一现象的最简单、经济、快速而且可以着手研究的模型。

蛋白质合成的首先在动物个体上观察，后在动物组织（肝脏），继而用肝脏匀浆，不用完整的细胞，也就是所谓无细胞体系进行研究。如果用容易培养、生长迅速的细菌来做实验，可以进一步提高效率。例如，用细菌的无细胞体系做DNA合成的实验，使Arthur Kornberg（1918-2007）较快分离纯化到DNA多聚酶（Lehman et al., 1958），推进DNA合成的机理研究。

Zamecnik等几个实验室也用细菌的无细胞系实现了蛋白质合成的研究体系，细菌合成蛋白质体系需要的原料、以及其他特征类似于动物的蛋白质合成体系（Lamborg and Zamecnik，1960；Tissières, Schlessinger and Gros，1960；Kameyama and Novelli，1960）。

美国国立健康研究院（NIH）的犹太生化学家Marshall Nirenberg（1927-2010）获得独立实验室后（Nirenberg，2004），决定做重要的研究，从原来的领域寻找新的重要课题，受法国巴斯德研究所的工作所刺激（Pardee, Jacob and Monod，1959），认为基因调控和蛋白质合成最令人兴奋。他以前只研究过糖转运、糖原代谢和分离酶，没有研究过基因调控或蛋白质合成，虽然他知道课题危险性很高，同事告诉他这是自杀，他还是决定转领域。

Nirenberg当时立下的近期研究目标是mRNA的存在，远期目标是合成青霉素酶。他研究mRNA的时候，当时还没有两篇证明mRNA的文章（Brenner, Jacob and Meselson，1961；Gros et al.，1961)，但Nirenberg从1953年和1958年的文章得知有模板RNA指导蛋白质合成的想法（Hershey，1953；Volkin, Astrachan and Countryman，1958）。Nirenberg从Zamecnik实验室的基础开始（Lamborg and Zamecnik，1960），在引进细菌蛋白质合成的体系。他探讨从合成青霉素酶的细菌中得到模板RNA，用于合成青霉素酶。

一年半之后，德国的Heinrich Matthaei（1929-）到Nirenberg实验室做博士后。Matthaei依据他以前的经验成功地用¹⁴C标记了所有二十种氨基酸，提高了敏感性。加入RNA可以提高蛋白质合成（Matthaei and Nirenberg，1961a）。依据其他科学家的发现（Kameyama and Novelli，1960；Tissières, Schlessinger and Gros，1960），Nirenberg和Matthaei知道加入DNA酶降解DNA后，细菌蛋白质合成会降低，他们重复了这一结果，然后处理了40分钟DNA酶之后加入模板RNA，这样可以观察到很好的引入的RNA引起蛋白质合成，估计原来细菌本底的DNA指导了模板RNA合成，去除DNA后，细菌原有DNA指导的RNA减少，更显出外源RNA指导的蛋白质合成（Matthaei and Nirenberg，1961b）。

Nirenberg计划用烟草花叶病毒（TMV）的RNA作为模板，这样优于从细菌获得RNA再加入细菌的无细胞蛋白质合成体系。因此他离开华盛顿特区去加州大学伯克利分校请教TMV的专家。走之前，他给Matthaei一些多聚U（Poly U），建议他把20种分别用同位素标记的氨基酸加到蛋白质合成体系，看看Poly U能否指导一种标记的氨基酸参与蛋白质合成（Nirenberg，2004）。

1961年5月27日凌晨3点，Matthaei观察到Poly U可以刺激苯丙氨酸掺入蛋白质。Poly A、Poly C、Poly I都不能刺激苯丙氨酸掺入蛋白质，UMP、UDP、UTP也都不能（Nirenberg and Matthaei，1961）。他们用多种方法证明合成的蛋白质是苯丙氨酸的多聚体。在同一篇文章的最后，他们加了一句：Poly C刺激脯氨酸合成蛋白质（Nirenberg and Matthaei，1961）。

1961年8月，莫斯科召开的第五届国际生物化学大会，Nirenberg被安排在一个只有三十五人的小会发言，听众漠不关心，但Crick偶然听到马上安排Nirenberg在大会重新讲，获得全场起立鼓掌。Nirenberg在MIT学术报告时，纽约大学Severo Ochoa实验室的Peter Lengyel上台告诉听众，他们用合成的含多种核苷酸的多聚体可以指导氨基酸掺入蛋白质。

1955年，苏联旅法生物学家Marianne Grunberg-Manago（1921-2013）在西班牙旅美生化学家Severo Ochoa（1905-1993）做博士后期间，发现多核苷酸磷酸酶（PNP），它催化核苷二磷酸聚合为多核苷酸，曾误认为PNP是合成RNA的重要酶，后被否定(Grunberg-Manago and Ochoa，1955；Grunberg-Manago, Oritz and Ochoa，1955；Ochoa，1980；Grunberg-Manago，1997)。

匈牙利布达佩斯的学生Peter Lengyel（1929-）在1955年读了PNP的文章，1957年逃出苏联占领下的布达佩斯到达纽约的第二天找Ochoa申请加入其实验室，被接受成为研究生（Lengyel，2012）。1961年6月6日，Ochoa去欧洲旅行的当天，Lengyel和纽约大学的同事到纽约长岛的冷泉港实验室听学术会议，从Brenner的演讲得知mRNA可以作为蛋白质合成的模板（Brenner，1961），而他想想自己所在的实验室发现的PNP是唯一可以合成RNA的酶（至少在实验室可以），那么就可以用PNP合成RNA作为模板来指导蛋白质合成，先可以合成poly A、poly C、poly G、poly U。有位同事指出：如果蛋白质合成的过程中，第一个密码子不是同一个核苷酸的重复，可能就什么也不能合成。这一问题有先见之明，确实有不同于后面密码子的特定的起始密码子（AUG）。但是体外蛋白质合成体系的条件有点松，允许非起始密码子直接得以指导蛋白质合成。6月底，Lengyel与纽约大学当时的副教授Joseph Speyer （1926-1998）商定，用Speyer建立的无细胞蛋白质合成体系，Lengyel合成Poly A和Poly U，Ochoa教授不在的情况下请同系的教授申请放射性同位素标记的氨基酸。Speyer去冷泉港上暑期课，他们计划等上完课再做实验。7月31日傍晚，有人电话Lengyel告诉他NIH的人解决了遗传密码，Poly U编码多聚苯丙氨酸。Lengyel觉得特别沮丧。他们后来想起，用单核苷酸的多聚物只能解决四个氨基酸的密码，而他们可以合成含多种核苷酸的核酸，这样有可能解决20种氨基酸的密码。8月14和15日，他们先做了Poly U的实验，证明它确实编码苯丙氨酸，等于重复了Nirenberg和Matthaei的尚未发表的经典实验。17日再次重复这一实验。18日，他们碰到参加莫斯科的国际第五届生化大会回纽约大学的一位教授，后者明确告诉Lengyel在会上Nirenberg宣布了这一结果。19日，Lengyel致信在欧洲旅行的Ochoa，告知6月6日以来的过程。20号Lengyel与妻子开始旅行12天，五十年后，他觉得自己应该取消这次旅行。Lengyel回纽约后，与Ochoa、Ppeyer讨论了课题，Ochoa热情支持。因为Nirenberg和Matthaei已经做了单核苷酸多聚体的实验，他们觉得自己的新意在多种核苷酸的多聚体。10月中旬，Lengyel见通告版上Nirenberg要在MIT讲学术报告，他就赶去波士顿听，而且在Nirenberg讲完后的提问阶段，上去宣布自己和Ochoa实验室同事也在研究遗传密码，而且用了含多种核苷酸的模板。这次轮到Nirenberg焦虑，赶紧回华盛顿自己的实验室抓紧研究，也需要加上含不同核苷酸的模板，一边赶紧去图书馆找文献、一边碰到了可以合作的对象，解决合成含多个核苷酸聚合物的问题。两个实验室破解遗传密码在争先恐后的竞争中推进（Nirenberg，2004；Lengyel，2012）。

Lengyel等发现，除了Poly U之外，Poly UC、Poly UA也能刺激多聚苯丙氨酸合成，而Poly UC可以刺激丝氨酸和亮氨酸参与合成蛋白质（Lengyel, Speyer and Ochoa，1961）。Lengyel提出，如果合成Poly UC的时候，加入U和加入C的比例直接映射在三联密码中，那么当U:C为5:1的时候，UUU对UCC（/UCC/CUC）的比例就应该是25:1，而实验结果为苯丙氨酸:丝氨酸为4.4:1，这样也能预计丝氨酸的密码是其中之一。由U:A在5:1比例合成的Poly UA，指导产生的蛋白质中苯丙氨酸对络氨酸为4.0，说明UUA、UAU或AUU为酪氨酸的密码之一Lengyel, Speyer and Ochoa，1961）。这一方法可以延伸用，而且可以是三种核苷酸按一定比例合成模板RNA（Lengyel et al., 1962），可以帮助解析多个遗传密码（Speyer et al., 1962；Wahba et al., 1962；Gardner et al., 1962；Wahba et al., 1963）。到1963年，Ochoa实验室可以找到对应与20种氨基酸的遗传密码。Nirenberg实验室也用同一方法分析了一些遗传密码（Martin et al., 1962；Matthaei et al., 1962；Nirenberg et al., 1963）。

用合成的RNA作为模板指导蛋白质合成，加上比例分析，是很巧妙的方法（Nirenberg et al., 1963）：

       这种方法有其问题：有时一种氨基酸对应于几种可能的三联密码，虽然有时可以用改变比例来推测哪种氨基酸对应于哪种密码，有时还有不确定性。合成多聚核苷酸时，加入的核苷酸原料比例，与多聚核苷酸中含量比例的吻合度也存在不确定性。

1964年Nirenberg和博士后Philip Leder（1934-2020）发明了新的破解遗传密码的方法（Nirenberg and Leder, 1964；Leder and Nirenberg, 1964）。用蔗糖梯度离心分离核糖体，发现Poly U在蛋白质合成体系可以加入核糖体组分（Spyrides and Lipmann, 1962；Barondes and Nirenberg, 1962）。进一步观察到，Poly U可以刺激苯丙氨酸-tRNA与核糖体结合（Arlinghau et al., 1963；Nakamoto et al., 1963；Kaji and Kaji, 1963）。Nirenberg和Leder将蔗糖梯度离心改成更简单的滤纸过滤：¹⁴C标记氨基酸，加入细菌无细胞蛋白质合成体系，与tRNA反应后，与核糖体结合，然后通过0.4微米孔径的滤纸，分开与核糖体结合的氨基酸-tRNA（每一个氨基酸对与tRNA的氨酰tRNA），能够通过的是没有结合核糖体，留下的是与核糖体结合的氨酰tRNA，而同位素标记标记的特定氨基酸就能确定是何种氨基酸的密码，而加入的核苷酸就是密码。他们首先确定两个和一个核苷酸（如U或UU）不能刺激氨酰tRNA（如苯丙氨酰tRNA）与核糖体结合，所以密码子需要三个以上核苷酸组成。UUU刺激苯丙氨酰tRNA与核糖体结合，AAA刺激赖氨酰tRNA与核糖体结合，CCC刺激脯氨酰tRNA与核糖体结合，其结论与肽链合成分析的结论一致（Nirenberg and Leder, 1964）。在此基础上，他们合成GUU、UGU和UUG，发现只有GUU可以刺激缬氨酰tRNA结合核糖体，GUU不能刺激其他17种氨基酰tRNA结合核糖体，所以GUU是缬氨酸的密码（Leder and Nirnberg, 1964）。

Leder等进一步改进了用PNP在二核苷酸的3’端添加一个核苷酸合成三联核苷酸（Leder, Singer and Bramacombe, 1965），NIH的核酸化学家Leon Heppel在1955年发明的方法通过RNA酶在核苷酸的5’添加一个核苷酸（Heppel, Whitfeld and Markham, 1955），这两种方法都能合成确定核苷酸序列的三联密码。用确定序列的三联密码通过核糖体结合方法，他们解析了64个可能的三联密码中的54个（Nirenberg and Leder, 1964；Leder and Nirnberg, 1964；Bernfield et al., 1965；Trubin et al., 1965；Nirenberg et al., 1965, 1966；Brimacombe et al., 1965；Kellogg et al., 1966）。印度旅美化学家Gobind Khorona（1922-2011）发明了顺序合成任何核苷酸多聚体的方法（Jacob and Khorana，1965），用氨酰tRNA结合检测，确定了所有剩余的遗传密码（Nishimura et al., 1965a,1965b；Söll et al., 1965）。到1965年，所有氨基酸的遗传密码被解析。起始密码子为编码亮氨酸的AUG（Clark and Marcker,1966），终止密码有UAA、UAG和UGA三个（Brenner et al., 1965, 1967；Weigert and Garen, 1965）。到1967年，64个密码子全部解码，也就是所有遗传密码都得以确定。

Crick等提出的密码简并性（Crick et al.，1961），也在实验中得到验证（Jones and Nirenberg，1966）：几个密码子编码同一个氨基酸。经常出现第三位有差别的几个三联密码对应同一个氨基酸。Ochoa和Nirenberg实验室都证明了遗传密码的普适性：从细菌到哺乳动物的不同物种用同一套遗传密码（Speyer et al., 1963；Marshall et al., 1966）。