14 英国之旅
奇金②胰岛素的研究已进入第二个十年;伯纳尔和他的同事已经开始做裂解核糖核酸酶的工作。
①佩鲁茨(Max Ferdlnand Perutz,1914),奥地利出生的英国生物化学家,因对球形蛋白、特别是血红蛋白结构进行X射线衍射分析,与肯德鲁(J.C.Kendreu)共获1962年诺41尔化学奖。
②霍奇金(Dorat hodgkin,1910—),英国女化学家,与同事合作得到维生素B12第一张X射线衍射照片(1948),确定了维生素B12的原子排列,获1964年诺贝尔化学奖。
鲍林对英国人的工作了解得越多,就越感到担心:在争取成为世界上最先完整地确定蛋白质分子结构的人的竞赛中,他可能成为失败者。他解决蛋白质结构问题的方法是从下向上,即先仔细确定单个氨基酸和小肽分子的结构,然后在此基础上再拼装出大分子结构;而与此相反,英国人的方法却是从上而下,即分析完整蛋白质分了的X射线衍射图。鲍林曾经以为蛋白质分子太大,它们的X射线衍射图过于复杂,因此在可预见的将来,从上到下的研究方法不可能奏效。但是在与伯纳尔和霍奇金交谈之后,鲍林意识到,英国人正接近于攻克某些蛋白质分子的结构问题,这使他感到很大的压力。
在这样的情况下,他又一次考虑从理论上解决蛋白质的母体——角蛋白链的结构问题,这是他在1937年曾经尝试过的事。当时他试图构造一条与阿斯特贝里的X射线数据相匹配的蛋白质链,但没有成功。于是他怀疑自己关于氨基酸结构或键的想法是错误的。但这些年来的研究成果,包括科里所做的关于氨基酸的具体研究,都告诉他自己并没有错。分子尺度与他的假设大致吻合。他还曾预言,肽分子的键具有双键特征,两侧的原子固定在一个平面上,这一猜测也被科里关于二酮哌嗪的研究结果所证实。他当时其实已十分接近于成功,不可思议的是,他竟然没有坚持下去。
1948年春天,他重新研究这个问题,不过这一次采用了新的指导原则。在30年代,化学家曾提出长链淀粉分子具有像螺旋转梯那样的结构,鲍林早年的合作伙伴哈金斯(鲍林曾与他一起做过一些早期的研究工作,最后得出了肽键的平面性结论)曾从理论上论证这种螺旋结构也是蛋白质分子的主要结构形式。按照哈金斯模型,氨基酸链的形状不是阿斯特贝里模型假设的扁平、扭结的带状,而是螺旋上升的梯状,像床垫弹簧那样;哈金斯还假设链的圈与圈之间由氢键固定,从而能保持结构的稳定性。
这是一个非常富于启发性的假设,并早已在英国晶体学家中间引起热烈讨论。这些假设有助于解释一些现象。按照阿斯特贝里的扁平带模型,蛋白质的化学性质应该反映出带了的双面性特点,然而,蛋白质链实际上似乎是各向同性的,这恰与螺旋线形成的圆柱体整体形状相吻合。此外,理论的推断结果也有利于螺旋线假设。正如克里克①——他当时是佩鲁茨和肯德鲁实验室里的一个研究生——所说,“众所周知,如果一条链由完全相同的环以完全一致的方式折叠并联结起来,且每个环与相邻环的关系也完全一致,那么这样的链就形成螺旋结构。”叫它螺旋结构也好,螺旋线也好,反正哈金斯的假设对卡文迪什的研究者产生了重要影响。很快地,似乎英国的每一个蛋白质研究者都在寻找螺旋结构了。比如霍奇金(鲍林访问牛津大学时曾与她进行过几次长谈)就在她的胰岛素分子的研究中密切注意寻找螺旋结构的证据。
①克里克(Franis Crick,1916—)英国生物物理学家和遗传学家,因参与制成脱氧核糖核酸(DNA)的分子结构模型,为分于遗传学奠定了基础,而与沃森(J.atson)和威尔金斯(M.ilkins)共获