探索嗅覺(jué)的奧秘2004年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給兩位美國(guó)科學(xué)家理查德·阿克塞爾(RichardAxel)和琳達(dá)·巴克(LindaBuck),以表彰他們?cè)谌梭w氣味受體和嗅覺(jué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)研究中作出的杰出貢獻(xiàn).理查德·阿克塞爾1946年生于美國(guó)紐約，1970年取得美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)就職于美國(guó)哥倫比亞大學(xué)霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所，任生物化學(xué)、分子生物物理學(xué)和病理學(xué)教授。琳達(dá)·巴克

1947年生于美國(guó)西雅圖，1980年在得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心取得免疫學(xué)博士學(xué)位。巴克現(xiàn)任職于美國(guó)西雅圖的弗雷德·哈欽森癌癥研究中心，她是美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士，并且是歷史上第七位獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的女性。主要成就

發(fā)現(xiàn)了氣味受體以及編碼氣味受體的約含1000個(gè)基因的超家族并在分子水平闡明了嗅覺(jué)機(jī)制。

揭示了人類(lèi)嗅覺(jué)系統(tǒng)的奧秘，告訴世界“我們是如何能夠辨認(rèn)和記得１萬(wàn)種左右的氣味”的。

嗅覺(jué)體驗(yàn)嗅覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞支持細(xì)胞基底細(xì)胞嗅上皮研究背景氣味分子結(jié)合表面特異受體G蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶活性增強(qiáng)cAMP含量環(huán)腺苷酸門(mén)控通道打開(kāi)鈉離子內(nèi)流膜電位改變實(shí)驗(yàn)過(guò)程234作出假設(shè)驗(yàn)證假設(shè)得到結(jié)論1提出問(wèn)題提出問(wèn)題嗅覺(jué)系統(tǒng)如何辨別眾多氣味的？如何從分子水平解釋嗅覺(jué)機(jī)制？作出假設(shè)1.氣味受體可能屬于受體蛋白超家族，通過(guò)G蛋白偶聯(lián)受體進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)2.氣味分子結(jié)構(gòu)多樣性表明氣味受體本身存在顯著差異，因此可能由多基因家族編碼3.氣味受體的表達(dá)局限于嗅上皮技術(shù)路線

從老鼠嗅上皮細(xì)胞提取RNA反轉(zhuǎn)錄得到cDNAPCR，酶切驗(yàn)證從cDNA中篩選出可能的超基因家族成員驗(yàn)證測(cè)序Northern雜交分析氨基酸序列Southern雜交PCR、酶切電泳檢測(cè)A圖中PCR引物為GPCR家族跨膜結(jié)構(gòu)域2和7所含保守序列B圖將A圖大小合適的片段用Hinfl酶切所得32P-labeledmixtureofsegmentsofsevendivergentcDNA

clonesNorthern雜交

cDNA編碼的含有七次跨膜結(jié)構(gòu)域蛋白（白色表示同源性大于60%，黑色表示可變氨基酸殘基）

（將老鼠肝臟DNA用EcoRI(A)orHindlll(B)進(jìn)行酶切，用已經(jīng)克隆的部分cDNA為探針進(jìn)行Southern雜交）顯示出基因家族約有100至幾百個(gè)基因，而且可以再分為亞族（后來(lái)共發(fā)現(xiàn)1000多種）Southern雜交A圖為根據(jù)我們克隆的cDNA預(yù)測(cè)的第五個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域氨基酸序列根據(jù)同源性又可以將其分為B、C、D不同亞家族研究結(jié)論1、嗅覺(jué)受體由一個(gè)約含1000個(gè)基因的多基因家族編碼2、該基因家族是一個(gè)新的、數(shù)量龐大的G蛋白偶聯(lián)受體家族3、該基因家族僅表達(dá)于嗅上皮新的疑問(wèn)？氣味受體是如何在嗅覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞上選擇性表達(dá)的？大腦如何辨別不同氣味？

阿克塞爾和巴克在1991年有關(guān)嗅覺(jué)受體研究上的重大發(fā)現(xiàn)使得這一研究方向吸引了大量科研工作者。為嗅覺(jué)機(jī)制的闡明起到奠基作用。

此后,他們又對(duì)嗅覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立研究并為闡明嗅覺(jué)機(jī)制做出了新的貢獻(xiàn)。嗅覺(jué)系統(tǒng)中的深化研究阿克塞爾和巴克在后續(xù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：每個(gè)嗅覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞只表達(dá)一種氣味受體，每一個(gè)嗅神經(jīng)細(xì)胞只對(duì)一種或兩種特殊的氣味起反應(yīng)。表達(dá)相同氣味受體的嗅神經(jīng)細(xì)胞的軸突匯集于嗅球中特異的嗅小球特異的嗅小球激活特異的僧帽細(xì)胞僧帽細(xì)胞將信號(hào)傳遞到大腦的幾個(gè)部位1000種基因編碼1000種氣味受體但是人類(lèi)能識(shí)別約10000種氣味為什么？大腦辨別不同氣味的機(jī)制

目錄

應(yīng)用成功因素啟發(fā)

嗅覺(jué)系統(tǒng)原理的應(yīng)用

阿克塞爾和巴克所發(fā)現(xiàn)的嗅覺(jué)系統(tǒng)的一般性原理似乎也可以應(yīng)用到其他感覺(jué)系統(tǒng)。比如另外一種用于傳遞信息的“氣味”——信息素(pheromones)。

一些研究表明，在嚙齒類(lèi)動(dòng)物中存在“一見(jiàn)鐘情”的信息素。但是我們還不知道，人類(lèi)是否也有類(lèi)似作用的信息素。嗅覺(jué)研究在商業(yè)上的應(yīng)用

老鼠被訓(xùn)練搜尋地震后被埋在廢墟下的人們。老鼠嗅覺(jué)靈敏，利用嗅覺(jué)原理經(jīng)過(guò)數(shù)月訓(xùn)練記住人類(lèi)的氣味后，科學(xué)家在它腦內(nèi)植入電極，并與電子發(fā)報(bào)機(jī)相連。當(dāng)它們被派往廢墟現(xiàn)場(chǎng)，嗅到“目標(biāo)”的氣味之后，腦電波波動(dòng)圖形顯示“啊哈……找到了”。此時(shí)，技術(shù)人員可通過(guò)設(shè)備確定小老鼠的位置，同時(shí)也就能知道被困人員的下落。另外，日本研究人員正研究一種氣味槍?zhuān)梢杂迷谏虉?chǎng)等地。當(dāng)顧客從面包房前走過(guò)時(shí)，攝像頭會(huì)指揮氣味槍噴出面包香味，以此來(lái)吸引顧客。美國(guó)洛克菲勒大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，蚊子的嗅覺(jué)依賴(lài)于Or83b號(hào)基因，如果采用化學(xué)方法使該基因功能失效，蚊蟲(chóng)就難以找到獵物———人了。

成功因素

客觀

分子生物學(xué)重大突破巨額的經(jīng)費(fèi)支持其他學(xué)科的發(fā)展主觀

導(dǎo)師的支持

科研敏感性博大胸懷自身因素

創(chuàng)新思維實(shí)事求是多學(xué)科交叉背景問(wèn)題的提出問(wèn)題提出1000個(gè)基因的發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)是怎么排列的氣味分子和受體蛋白的結(jié)合相關(guān)事件

2008年3月6日，2004年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主琳達(dá)·巴克及其合作者，在英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表一則聲明。這個(gè)篇幅不足半頁(yè)的聲明指出，2001年刊登在《自然》雜志上的一篇論文，由于“發(fā)表的圖表數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)存在不一致的地方”，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)法重復(fù)。所以，作