·“我們在此表彰這三位學者，他們在人類理解染色體結構的歷史上留下了不可磨滅的印記。”頂科協生命科學或醫學獎主席，2013年諾貝爾生理學或醫學獎得主蘭迪·謝克曼（Randy Schekman）教授如此評論他們的成就。

9月14日，2023年世界頂尖科學家協會獎（WLA Prize，以下簡稱“頂科協獎”）在上海揭曉。該獎下設“智能科學或數學”和“生命科學或醫學”兩個獎項，單項獎金高達1000萬元人民幣。

今年的“生命科學或醫學獎”頒給了三名結構生物學家：英國劍橋MRC分子生物學實驗室名譽課題組負責人丹妮拉·羅茲（Daniela Rhodes）、瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物大分子晶體學名譽教授蒂莫西·J·里士滿（Timothy J. Richmond）以及美國科羅拉多大學博爾德分校生物化學講席教授卡洛琳·盧格（Karolin Luger），因他們共同“闡明了核小體的原子結構，為揭示染色質、基因調控和表觀遺傳機制提供了理論基礎”。

2023年頂科協獎“生命科學或醫學獎”在滬揭曉。圖片來源：WLA Prize

“我們在此表彰這三位學者，他們在人類理解染色體結構的歷史上留下了不可磨滅的印記。”頂科協生命科學或醫學獎主席，2013年諾貝爾生理學或醫學獎得主蘭迪·謝克曼（Randy Schekman）教授如此評論他們的成就。

從1976年到1997年，羅茲教授、里士滿教授與盧格教授將對DNA核小體的觀測從不可能變為可能，從模糊變為清晰。他們在這二十余年的時間里各有交集，共同推進了這項生物學事業。

丹妮拉·羅茲。圖片來源：科學家本人

羅茲教授出生于意大利托斯卡納的佛羅倫薩附近，在瑞典長大并在此求學。1969 年，羅茲教授首次加入英國劍橋 MRC 分子生物學實驗室，擔任研究助理從事轉運核糖核酸（tRNA）的晶體結構研究，隨后跟隨亞倫·克魯格（Aaron Klug，1926-2018，因在生物粒子結構分析方面的貢獻而獲得1982年的諾貝爾化學獎）爵士攻讀了博士學位。

羅茲教授在該實驗室中開始了對核小體觀測的研究。核小體（nucleosome）是使得DNA能夠在染色體中折疊壓縮的一種結構單元，它沿著DNA分子緊密而有規律地分布著。核小體不僅使極小的細胞染色體能夠容納大量DNA分子，也在基因表達的控制中扮演著重要角色。

當時，“最直接的挑戰是確定核小體的原子結構，因為我們確信這些分子結構的信息將揭示染色質功能的本質。”謝克曼教授在解讀三位獲獎者的成就時說，“首個突破來自于丹妮拉·羅茲的研究。”

1976年，羅茲教授成功制備了首批天然核小體核心顆粒（Nucleosome Center Partical）晶體。在生物學中，通過X光照射生物分子產生的衍射反應來探知其準確結構是常用的做法，為了產生衍射效應，需要將純化后的生物樣品進行晶體生長，做成晶體“標本”。她還通過具有均質序列和長度的 DNA 成功制成了具有更好衍射效果的人造核小體晶體。

羅茲教授的工作使得后續對核小體結構的探索成為可能。其后，她作為獨立課題負責人繼續繼續留在MRC分子生物學實驗室，重點研究染色體的性質和功能。在研究端粒（與衰老和癌癥有關的染色體頂端）結構時，她的研究小組意外地發現了能結合并促進生成 G-四聯體的蛋白質，并首次為這種結構在生物學中的作用提供了體內證據。2011年，羅茲教授轉赴新加坡，成為南洋理工大學結構生物學研究所的創始所長，并建立了一個專注于端粒生物學研究的卓越科學網絡。

蒂莫西·J·里士滿。圖片來源：蘇黎世聯邦理工學院

蒂莫西·J·里士滿教授出生于美國俄勒岡州科瓦利斯市，在普渡大學獲得了生物化學學士學位。博士研究期間，他在耶魯大學跟隨弗雷德·M·理查茲（Fred M. Richards）教授和湯姆·施泰茨（Tom Steitz）教授學習蛋白質化學和X射線晶體學。

1978年，在羅茲教授制作初核小體核心顆粒的首批晶體的兩年之后，里士滿同樣加入了克魯格爵士的實驗室，他的項目就是利用X射線晶體學解決核小體的結構問題。

他將核小體晶體結構的分辨率從羅茲教授的20 ? （“埃”，廣泛運用于結構生物學的長度單位，為0.1納米）提高到了7?，使得核小體核心中的組蛋白分子相互交織的性質以及組蛋白八聚體上纏繞的雙螺旋DNA鏈可以被清楚觀測到。

1987年，里士滿教授被任命為蘇黎世聯邦理工學院的“生物大分子X射線晶體學”教授，他在那里建立了自己的課題組，繼續核小體的研究，通過重組表達單個組蛋白分子和不同DNA序列組合，使核小體在DNA上更加規則地排列，以獲取更好的晶體衍射效果。

最終他與才華橫溢的博士研究生和博士后一起，成功地闡明了核小體核心顆粒的原子結構。這些成員中包括本次的另一位獲獎者卡洛琳·盧格教授。在1997年發表的一篇堪稱里程碑的論文中，盧格、里士滿及其它合作者成功將核小體分辨率推進至2.8?，并揭示了核小體的詳細結構，為后續相關研究提供了理論指導。這篇論文引發了大量關于核小體結構-功能關系的文獻發表，并且仍然是蛋白質數據庫（PDB）被引用最多的論文。

其后，里士滿教授繼續研究核小體，并在2002 年與柯特·戴維（Curt Davey） 的合作研究中將分辨率進一步提高到了1.9?。他還利用解析出的核小體原子結構研究了其高階結構和含核小體的染色質重塑復合體。與此同時，他的實驗室還確定了多個轉錄因子結合 DNA 復合物的結構，并開發了一種表達系統，用以生產多蛋白復合物。里士滿教授于2019年榮休，2020年獲得瑞士國籍。

卡洛琳·盧格。圖片來源：科學家本人

卡洛琳·盧格教授出生于奧地利，在奧地利因斯布魯克大學獲得了生物化學學位。隨后，她在瑞士的巴塞爾大學生物中心獲得了生物物理學博士學位。1990 年，盧格教授前往蘇黎世聯邦理工學院從事博士后研究，成為了里士滿教授項目的一員，并成為1997年那篇核小體研究里程碑式論文的共同作者。

盧格教授于1999 年在科羅拉多州立大學開始了獨立職業生涯，并于2015年轉至科羅拉多大學博爾德分校任職。她以對核小體和維持染色質完整性因子的研究被廣泛認可，還在核小體的進化起源方面做出了大量研究，如先于真核生物出現的生命形式（如巨型病毒、古生菌和細菌）中的組蛋白。

盧格教授的研究小組還研究了人類 DNA 損傷感受器蛋白 PARP1，致力于開發改良性的癌癥療法。2012年她成為國際生物物理學會年會講者，2017年成為美國人文與科學院院士，2018年成為美國國家科學院院士，并在培養下一代科研人員方面成績斐然。

關于頂科協獎

頂科協獎是由世界頂尖科學家協會（WLA）發起，世界頂尖科學家發展基金會承辦，紅杉中國獨家捐贈的國際性科學大獎，于2021年11月1日在第四屆世界頂尖科學家論壇（WLF）上正式宣布創設。

頂科協獎每年頒發一次，目前設立了“智能科學或數學獎”“生命科學或醫學獎”兩個單項獎，單項獎金金額為1000萬元人民幣，躋身全球獎勵金額最高的科學獎項之列，同個獎項最多可由4名獲獎者共同獲獎并分享。

頂科協獎旨在表彰全球范圍內做出開拓性工作、推動所在學科理論發展、開辟新的重大研究領域或促進科技轉化并改善人類生活的研發人員與技術先鋒，以期支持全球科技進步，更好地應對全人類面臨的共同挑戰，推動人類社會的長期進步。

據官方資料介紹，頂科協獎采取提名制。評審機構分為遴選委員會和評審委員會，均由國際科學界相關學科的杰出科學家組成。由遴選委員會審議所有符合要求的提名申請，產生各單項獎候選人名單；經評審委員會審議，產生獲獎者名單；再由頂科協獎管理委員會進行審定，確認最終獲獎者。