沈善炯：中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)、微生物生物化學(xué)和遺傳學(xué)家
來(lái)源：????時(shí)間：2010-11-16
沈善炯(1917年4月13日—)，出生于江蘇吳江。微生物生物化學(xué)和遺傳學(xué)家。1980年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1952年加入九三學(xué)社。
沈善炯1917年4月13日出生于江蘇省吳江縣一個(gè)偏僻農(nóng)村的破落地主家庭，父親沈時(shí)則受過(guò)中等教育，曾在鄉(xiāng)里教書，母親沈貞是農(nóng)民，為人賢惠，閭里皆知。沈善炯7歲時(shí)入家鄉(xiāng)私塾，8歲后先后入泰來(lái)橋初級(jí)小學(xué)和同里高級(jí)小學(xué)。1931年他到縣城進(jìn)吳江中學(xué)念書。吳江中學(xué)學(xué)風(fēng)淳樸，校長(zhǎng)開(kāi)明愛(ài)國(guó)，勉勵(lì)青年要努力讀書不忘救國(guó)，三年的初中生活給他留下了難忘的記憶。初中畢業(yè)后，他決定學(xué)農(nóng)，考入江蘇省立蘇州農(nóng)業(yè)學(xué)校。畢業(yè)后經(jīng)父母同意，靠各方借貸和出賣田地考入學(xué)費(fèi)低廉的南京金陵大學(xué)農(nóng)業(yè)專修科學(xué)習(xí)。1937年“八一三事件”爆發(fā)后，沈善炯未能隨學(xué)校西遷，只身流亡到廣西，入柳州的廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院為借讀生，求學(xué)期間得識(shí)植物學(xué)家張肇騫教授，張肇騫的教導(dǎo)，對(duì)他以后樹立從事遺傳學(xué)與生物化學(xué)研究的志向產(chǎn)生了影響。1939年他轉(zhuǎn)學(xué)到云南昆明的西南聯(lián)合大學(xué)生物系。由于他勤奮努力，成績(jī)優(yōu)異，成為生物系教授張景鉞的得意學(xué)生。1942年自西南聯(lián)大畢業(yè)后，沈善炯入清華大學(xué)農(nóng)業(yè)研究所隨戴芳瀾教授研究真菌。1945年經(jīng)張景鉞介紹到四川北碚中央研究院植物研究所任助理研究員。抗戰(zhàn)勝利后，1946年，沈善炯隨張景鉞到北京大學(xué)植物系工作，任研究助教。
1947年經(jīng)張景鉞介紹，沈善炯獲美國(guó)加州理工學(xué)院獎(jiǎng)學(xué)金赴美留學(xué)，專修生物化學(xué)遺傳學(xué)。他的導(dǎo)師是NH霍羅威茲(Horowitz)，副導(dǎo)師是著名有機(jī)化學(xué)家L切赫梅斯特(Zechmeister)。為了補(bǔ)充化學(xué)基礎(chǔ)，他輔修有機(jī)化學(xué)。加州理工學(xué)院生物系是分子生物學(xué)的搖籃，云集著一批杰出的科學(xué)家，濃厚的學(xué)術(shù)空氣對(duì)沈善炯產(chǎn)生很大影響，他刻苦求學(xué)，取得優(yōu)異的成績(jī)，1950年6月獲得博士學(xué)位，經(jīng)導(dǎo)師介紹去威斯康星大學(xué)生化系當(dāng)博士后研究員。朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，愛(ài)國(guó)學(xué)者紛紛要求回國(guó)，他辭去威斯康星大學(xué)的聘約，于8月31日離美回國(guó)。
沈善炯于1950年11月回到祖國(guó)，經(jīng)談家楨和丁振麟教授的介紹入浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院生化科任副教授。1952年轉(zhuǎn)到中國(guó)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)生物研究所植物生理研究室任副研究員。1953年，植物生理研究室從實(shí)驗(yàn)生物研究所分出擴(kuò)建為植物生理研究所，他任微生物生理組組長(zhǎng)，從事抗生素的研究。1956年升任研究員。1958至1959年經(jīng)蘇聯(lián)科學(xué)院恩蓋赫特(Engdhardt)院士推薦，去莫斯科蘇聯(lián)醫(yī)學(xué)研究所，在著名生化學(xué)家A布朗斯坦(Braunstein)實(shí)驗(yàn)室工作一年，研究細(xì)菌的氮同化。歸國(guó)后中國(guó)科學(xué)院在上?；I建微生物研究所，他被任命為副所長(zhǎng)，主管業(yè)務(wù)。1961年上海微生物研究所又歸并到植物生理研究所，他仍任副所長(zhǎng)，先后協(xié)助羅宗洛、殷宏章兩位所長(zhǎng)負(fù)責(zé)學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)。
沈善炯的研究領(lǐng)域主要包括以下幾個(gè)方面：
首先是對(duì)古瓶菌和鏈孢菌的研究。
沈善炯在清華大學(xué)農(nóng)業(yè)研究所時(shí)，在真菌學(xué)家戴蘇瀾的指導(dǎo)下研究古瓶菌。他的第一篇論文被推薦發(fā)表在1944年的《美國(guó)植物學(xué)雜志》，這項(xiàng)工作糾正了前人對(duì)古瓶菌的錯(cuò)誤描述。1947年—1950年在加州理工學(xué)院生物系當(dāng)研究生時(shí)，他的主要工作是研究鏈孢菌的甲硫氨酸合成和酪氨酸酶，發(fā)現(xiàn)鏈孢菌酪氨酸酶的形成受溫度和含硫化合物的抑制。他的導(dǎo)師霍羅威茲根據(jù)他的發(fā)現(xiàn)，深入研究了酶的結(jié)構(gòu)和誘導(dǎo)問(wèn)題，豐富了基因和酶的學(xué)說(shuō)。
其次是對(duì)抗生素的生物合成的研究。沈善炯從1953年開(kāi)始從事抗生素的研究，解放之初，我國(guó)的抗生素生產(chǎn)幾乎是處于空白狀態(tài)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家禁止對(duì)我國(guó)出口，我國(guó)必須自力更生發(fā)展抗生素生產(chǎn)，這是一項(xiàng)急迫的國(guó)家任務(wù)。
沈善炯主要承擔(dān)研究金霉素和鏈霉素的生物合成。他發(fā)現(xiàn)金霉菌分解己糖時(shí)，戊糖循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)與金霉素的合成有關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)推論，金霉素分子的芳香族環(huán)部分，來(lái)源于1，7二磷酸景天糖，而磷酸鹽抑制金霉素的合成在于終止了戊糖循環(huán)，結(jié)果抑制1，7二磷酸景天糖的合成。在這個(gè)結(jié)論的指導(dǎo)下，生產(chǎn)部門采取限制磷酸鹽濃度的發(fā)酵培養(yǎng)基，有效地提高了金霉素的生產(chǎn)。在研究鏈霉素的生物合成中，他和學(xué)生們證明了鳥氨酸循環(huán)的作用。精氨酸是鏈霉素鏈胍部分脒基的來(lái)源，這種由精氨酸與鏈胍之間的轉(zhuǎn)脒基反應(yīng)，后來(lái)由他的學(xué)生證明僅在鏈霉素合成開(kāi)始時(shí)即所謂獨(dú)特期(Idio-phase)進(jìn)行，說(shuō)明鏈霉素的合成受時(shí)態(tài)控制。沈善炯等在抗生素研究上的成績(jī)，在學(xué)術(shù)上和生產(chǎn)實(shí)踐上都有重要價(jià)值。該項(xiàng)成果獲1955年中國(guó)科學(xué)院成果獎(jiǎng)(這是新中國(guó)成立后的第一次評(píng)獎(jiǎng)，定名中國(guó)科學(xué)院獎(jiǎng)，后改為國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng))。
沈善炯和他的學(xué)生在鏈霉菌的研究中，發(fā)現(xiàn)了作用于煙酰胺輔酶的煙酰胺核酸酶，這個(gè)酶與核酸緊密結(jié)合，對(duì)熱和許多蛋白質(zhì)變性劑有高度穩(wěn)定性，只有經(jīng)核酸酶處理后才顯出其對(duì)pH的最適活性和其他特性。這種酶復(fù)合物的生理功能引起科學(xué)家的興趣。在鏈酶菌中他們還發(fā)現(xiàn)能使木糖轉(zhuǎn)變?yōu)槟就堑哪咎钱悩?gòu)酶?？上М?dāng)時(shí)沒(méi)有測(cè)定這個(gè)酶對(duì)己糖的作用，后來(lái)這個(gè)發(fā)現(xiàn)為日本SANMATSU KOGYO公司所應(yīng)用，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖而獲得很大利潤(rùn)。該公司在獲得專利后，特派人到中國(guó)來(lái)向沈善炯致謝。
在研究細(xì)菌的氮代謝時(shí)，沈善炯和他的學(xué)生在蘇聯(lián)布朗斯坦實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌中普遍存在丙氨酸脫氫酶(ADH)，但測(cè)不到谷氨酸脫氫酶(GDH)的活力，只發(fā)現(xiàn)與GDH呈血清交叉反應(yīng)的同源蛋白。后來(lái)他們應(yīng)用誘變劑處理地衣芽孢桿菌獲得有活力的GDH。推測(cè)這個(gè)變化發(fā)生在GDH結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄后期，使無(wú)活性GDH蛋白變成有活性。這個(gè)發(fā)現(xiàn)引起國(guó)外生物化學(xué)家的注意，認(rèn)為在生物演化上有重要的意義。
在研究細(xì)菌的糖代謝時(shí)，1963年他和學(xué)生在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)甲基乙二醛的合成酶，實(shí)驗(yàn)指出己糖可以由3-磷酸二羧基丙酮經(jīng)甲基乙二醛而形成乳酸的支路進(jìn)行代謝，磷酸鹽對(duì)這個(gè)支路代謝起調(diào)節(jié)作用。6年以后英國(guó)的RA庫(kù)泊(Cooper)和A安德森(Anderson)才報(bào)告同樣的發(fā)現(xiàn)，但他們承認(rèn)最先發(fā)現(xiàn)者是沈善炯和他的學(xué)生。
再次是對(duì)固氮基因的結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)的研究。
從1974年起，沈善炯研究自生固氮細(xì)菌的結(jié)構(gòu)、表達(dá)和調(diào)控的一系列遺傳學(xué)問(wèn)題。在研究肺炎克氏桿菌的固氮nif基因組的精細(xì)結(jié)構(gòu)中，證實(shí)nif基因呈一簇排列，不存在所謂“靜止區(qū)”。在nif基因的分析方面，他們與美國(guó)威斯康星大學(xué)W布里爾(Brill)教授的實(shí)驗(yàn)室合作，根據(jù)一個(gè)突變點(diǎn)nifC的位點(diǎn)以及它的互補(bǔ)現(xiàn)象，指出nifJ蛋白是由相同的兩聚體組成。他們通過(guò)nifH上游區(qū)的核苷酸序列分析以及基因融合試驗(yàn)，最終確定nifJ的啟動(dòng)子其轉(zhuǎn)錄方向與nifF相同，但與其他nif基因相反。
在研究nif基因的調(diào)節(jié)方面，沈善炯最早應(yīng)用克隆技術(shù)，證明nifA蛋白對(duì)nif基因的調(diào)節(jié)作用，他們還就氧和溫度等因素對(duì)nif基因的調(diào)節(jié)作了系統(tǒng)和較深入的分析。他的學(xué)生在1980年首先發(fā)現(xiàn)nif基因受溫度的阻遏主要是由于nifA蛋白對(duì)溫度的敏感性。提出了較完整的以nifA為中心的nif基因調(diào)節(jié)模式。1985年他們利用突變，以ntrC依賴性的nifH突變型做試驗(yàn)，證實(shí)氧對(duì)負(fù)調(diào)節(jié)基因nifL的作用在于它使nifA蛋白失活，從而使nif基因不能激活。
在研究調(diào)節(jié)的分子機(jī)制方面，沈善炯和來(lái)他實(shí)驗(yàn)室工作的博士后D歐(Ow)等采用結(jié)構(gòu)基因nifH啟動(dòng)子區(qū)的定點(diǎn)突變，發(fā)現(xiàn)共同性順序的某些核苷酸置換可以改變nifH啟動(dòng)子對(duì)nifA蛋白的依賴性為ntrC蛋白的依賴性，沈善炯在1985年的第六屆國(guó)際固氮會(huì)議上應(yīng)邀將這項(xiàng)成果作報(bào)告，此項(xiàng)工作被評(píng)為最近幾年來(lái)進(jìn)展最快的工作之一，得到國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)，他的實(shí)驗(yàn)室被認(rèn)為是研究固氮基因分子遺傳學(xué)的國(guó)際研究中心之一。
沈善炯等在自生固氮細(xì)菌遺傳學(xué)方面的研究成果，肺炎克氏桿菌的精細(xì)結(jié)構(gòu)定位和特性研究獲得1979年中國(guó)科學(xué)院科技成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，1987年獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
20世紀(jì)80年代開(kāi)始，沈善炯的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展根瘤菌共生固氮的遺傳學(xué)工作。工作的重點(diǎn)在細(xì)菌和宿主植物間的相互作用的遺傳學(xué)關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)苜蓿根瘤菌與宿主植物建立的共生固氮系統(tǒng)中，結(jié)瘤基因和共生固氮基因的順序性表達(dá)。這項(xiàng)工作在1988年召開(kāi)的第16屆國(guó)際遺傳學(xué)會(huì)上，沈善炯應(yīng)邀作了專題報(bào)告。
此外，沈善炯等還及時(shí)開(kāi)展了植物分子遺傳學(xué)的工作。他們選擇研究大豆種子貯藏蛋白基因，其目的在于了解植物基因表達(dá)的組織專一性和時(shí)態(tài)控制。在研究大豆Gy4基因的結(jié)構(gòu)和特性時(shí)，觀察到一些有意義的現(xiàn)象，如在基因的外顯子的多變區(qū)有類似可移動(dòng)性因子的存在等。
沈善炯在科學(xué)上的成就以及對(duì)祖國(guó)科學(xué)事業(yè)所做出的貢獻(xiàn)，使他獲得國(guó)際上的聲譽(yù)。1978年加州理工學(xué)院在紀(jì)念T摩爾根(Morgan)建立生物系50周年所舉行的“基因，細(xì)胞和行為”的學(xué)術(shù)會(huì)議上，特邀請(qǐng)他作關(guān)于固氮基因的報(bào)告。美國(guó)南加州華人工程師和科學(xué)家協(xié)會(huì)，根據(jù)他在微生物生化和生化遺傳學(xué)研究上的成績(jī)，授予他杰出成就獎(jiǎng)。1996年他獲美國(guó)加州理工學(xué)院杰出校友獎(jiǎng)，1997年獲陳嘉庚生命科學(xué)獎(jiǎng)，1999年獲何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。
沈善炯曾任中國(guó)遺傳學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，中國(guó)生化學(xué)會(huì)理事等職。
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