女性科學家再獲諾獎！三人因酶催化研究分享諾獎

10月3日17時45分許，2018年諾貝爾化學獎授予美國化學家弗朗西斯·阿諾德（Frances Arnold），美國化學家喬治·史密斯（George Smith）和英國化學家格雷格·保羅·溫特（Gregory Paul Winter），表彰他們在酶的定向進化，以及多肽與抗體相關的噬菌體展示技術領域作出的傑出貢獻。

弗朗西斯·阿諾德（Frances H. Arnold）美國加州理工學院化學工程系教授，她開創了定向進化的方法，以創造有用的生物系統，包括酶，代謝途徑，基因調控迴路和生物體。

定向進化（directed evolution）是一種用於蛋白質工程的方法，它通過模擬自然選擇過程，使蛋白質或核酸按照我們希望的方式進化。其步驟包括使基因經歷誘變（產生變體）、選擇和擴增。 它可以在活細胞體內或是體外（在溶液或微滴中）進行。 定向進化既可以作為一種設計修飾蛋白質的替代方法用於蛋白質工程，也能夠用於在受控的實驗室環境中對基本進化原理的研究。定向進化主要作用有：提高高溫或苛刻條件溶劑中的蛋白質穩定性、提高治療性抗體的結合親和力和新設計酶的活性、改變現有酶的底物特異性。這也是目前改善蛋白質性能最有前途的方法。

喬治·史密斯（George P. Smith）於1941出生於康涅狄格Norwalk。1970年獲得哈佛大學細菌學和免疫學博士學位。1975年在堪薩斯大學擔任助理教授，此後晉陞為教授。他發表的論文包括抗體結構和進化，重複DNA序列、基因組學和生物學的進化絲狀噬菌體。

格雷格·溫特（Gregory Winter），英國生物化學家，治療性單克隆抗體的先驅。他發明了「擬人化」和全擬人化的噬菌體展示技術，以及用於治療用途的抗體的相關技術。他任職於英國劍橋大學分子生物學實驗室（LMB）。

溫特最重要的成就之一是他成功地在試管中直接開發「人源」抗體，而不需要雜交瘤和實驗動物免疫。他體外生產抗體的新技術為開發新的診斷程序和治療方案鋪平了道路，並且沿著這些路線已經開始了若干成功的臨床試驗。

噬菌體展示技術(phage display technology)是將外源蛋白或多肽的DNA序列插入到噬菌體外殼蛋白結構基因的適當位置，使外源基因隨外殼蛋白的表達而表達，同時，外源蛋白隨噬菌體的重新組裝而展示到噬菌體表面的生物技術。

1985年，George P Smith第一次將外源基因插入絲狀噬菌體f1的基因Ⅲ，使目的基因編碼的多肽以融合蛋白的形式展示在噬菌體表面，從而創建了噬菌體展示技術。該技術的主要特點是將特定分子的基因型和表型統一在同一病毒顆粒內，即在噬菌體表面展示特定蛋白質，而在噬菌體核心DNA中則含有該蛋白的結構基因。另外，這項技術把基因表達產物與親和篩選結合起來，可以利用適當的靶蛋白將目的蛋白或多肽挑選出來。

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