“激酶之王”——Tony Hunter

撰文 | Leon

责编 | 雪月

Tony Hunter全名Anthony Rex Hunter，美国Salk Institute和University of California，San Diego教授。Tony作为美国多院院士和英国皇家学会会员，获得了许多奖项和荣誉，包括加拿大盖德纳奖、庆应医学奖、沃尔夫医学奖和唐奖（ Tang Prize）。他于1979年发现了酪氨酸的磷酸化修饰，以及酪氨酸激酶在癌症中的作用。他的研究直接推动了酪氨酸激酶抑制剂的研发以及白血病药物格列卫（Gleevec）的成功，对信号传导的生化调节领域做出了重大贡献。

Tony已经超过40年没有完整地刮胡子了

求学之路

Tony于1943年在英格兰出生，父亲是在National Health Service工作的外科医生。在父亲的影响下，13岁的小Tony就决定要学习自然科学，但并不太擅长数学。去剑桥大学读本科之前，Tony就对生物化学产生了兴趣。本科阶段，诺奖得主Fred Sanger和Max Perutz的教导对Tony的职业选择有着重要的影响。毕业后，Tony留在剑桥，在Asher Korner实验室读博。据Tony回忆，Asher Korner创造了一个非常棒的实验室环境。与Tony同实验室的9名博士生中，4人后来成为了英国皇家学会会员。

上世纪60年代正是分子生物学快速发展的时候，很多重要的发现都是Fred Sanger，Sydney Brenner，Max Perutz等“巨星”在剑桥的医学研究委员会-分子生物学实验室（Medical Research Council-Laboratory of MolecularBiology，MRC-LMB）做出来的。作为博士生的Tony也经常去那里听讲座，进而被分子生物学深深地吸引住了。

于1969年获得了博士学位后，Tony跟女朋友去了University of California，San Diego做博士后研究，后来搬到了Salk Institute的Walter Eckhart课题组。在那里，他第一次接触到肿瘤病毒的研究，用多瘤病毒（polyoma virus）作为模型在体外研究DNA复制。跟女朋友分手后，Tony曾经回剑桥呆了一段时间，并与当时MRC-LMB的主任Max Perutz合作研究烟草花叶病毒。但是，Tony在剑桥申请教职时屡次碰壁，只能在1975年回到Salk Institute建立自己的课题组。四年后，他的实验室做出了突破性研究，发现酪氨酸的过度磷酸化是癌细胞异常生长的原因。

Walter Eckhart曾经是Tony在Salk Institute的博后导师，后来成为了同事（图源：Walter Eckhart）

酪氨酸激酶的发现

1979年以前，人们认为只有两种氨基酸（丝氨酸和苏氨酸）能被激酶磷酸化，而Tony发现酪氨酸磷酸化也是一件非常偶然的事情。回到Salk以后，Tony又开始研究多瘤病毒。那时人们已经知道，多瘤病毒感染细胞后立即表达一种叫做中T抗原的蛋白（middle T antigen），它可以诱导成纤维细胞的癌变。Tony想知道其中到底是怎么回事，但有点无从下手。后来，Tony的一位博士后开始尝试研究另一种病毒——劳氏肉瘤病毒（Rous sarcoma virus）的蛋白。很快，Ray Erikson（美国多院院士，1982拉斯克奖得主，于今年3月30日去世）很快就从劳氏肉瘤病毒中鉴定出了v-SRC（viral SRC）蛋白，而且它是一种激酶，可以使苏氨酸磷酸化。研究被scooped了以后，Tony决定看看多瘤病毒的T抗原是否也是一种激酶。他们从多瘤病毒感染的细胞中提取了样本，发现被修饰的氨基酸既不是丝氨酸，也不是苏氨酸。

这时，Tony渊博的生物化学基础告诉他，还有第三种带羟基的氨基酸——酪氨酸，它也可以被磷酸化。Tony赶紧合成了一些磷酸化的酪氨酸，将其与样本进行比对，发现酪氨酸确实能被多瘤病毒磷酸化。Tony一直在用老的那瓶pH 1.9的buffer做薄层色谱，当他用新配的buffer来重复这个实验时，居然发现磷酸化的酪氨酸和苏氨酸迁移得一样快。后来才发现，原来buffer放置时间长了以后pH略有下降，从而能够分开两个磷酸化的氨基酸。论文于1979年发表于Cell[1]。

后来Tony重新分析了v-SRC，发现它也能导致酪氨酸的磷酸化。他们很快在PNAS上发表了论文[2]。所以，Ray Erikson错失了一个重要的发现。这个发现酪氨酸磷酸化的故事告诉我们，永远不要忽视任何一个异常的结果，即使你用的是过期的试剂。

v-src基因是从细胞的src基因衍生而来的，因此他们推断细胞中也至少编码一种这样的酶（即后来由诺奖得主J. Michael Bishop和Harold Varmus发现的c-SRC）。Tony意识到，这两种病毒都用相似的机制诱导细胞的癌变，意味着这是细胞被病毒转化的普遍的机制。但是，当时的科学家们还不知道这些信号转导在癌症发生中的重要性。

这些工作第一次指出，我们的细胞内也可能存在酪氨酸激酶。Tony的发现揭示了胞内蛋白调控的全新机制。从那时起，Tony就开始研究各种蛋白质磷酸化的事件以及传递这些信号的激酶，特别是这些信号转导在肿瘤中的角色。Tony还致力于人激酶组（kinome）研究。

Tony在1975年买了一辆大众的甲壳虫，也经常借给同事们使用。2003年，这辆车已经行驶了24万英里，相当于去了一趟月球的距离。

1981年，Vanderbilt University的Stanley Cohen（1986年诺奖得主）报道，跨膜的表皮生长因子受体（EGFR）也是酪氨酸激酶[3]。Tony比对了病毒的酪氨酸、丝氨酸和苏氨酸激酶的序列，发现了这些激酶的催化位点有一系列保守的短序列，这些基序对于磷酸基团的转移至关重要。

然后，Tony和同事针对这些基序设计探针，用PCR的方法鉴定出新的酪氨酸和丝氨酸激酶基因。结合人的基因组一起分析，研究人员最终发现了将近500种人的激酶，其中约90种是酪氨酸激酶。

从实验室走向临床

1982至84年，美国National Cancer Institute和荷兰Erasmus University发表的3篇文章都描述了一个有趣的现象[4-6]，证实了慢性骨髓白血病（chronic myeloid leukemia，CML）是由9号染色体和22号染色体之间的易位引起的（即费城染色体的发现）。这个易位导致了编码激酶的ABL基因与BCR基因融合在一起，而编码的BCR-ABL融合蛋白是一个持续活化的酪氨酸激酶。这个发现第一次指出酪氨酸磷酸化对癌细胞生长的重要性。后续的几年时间，科学家陆续发现了其他几个在癌症中突变激活或高表达的酪氨酸激酶。

University of California，Los Angeles的David Baltimore（1975年凭借逆转录病毒的研究获得诺奖）和Owen Witte的工作进一步为BCR-ABL研究奠定了基础。他们发现，95%的CML病例都携带费城染色体，而抑制BCR-ABL的激酶活性可以杀死CML细胞。上世纪90年代初期，Oregon Health and Science University的CML研究学者Brian Druker与瑞士制药公司Ciba-Geigy（即后来的诺华）的Nicholas Lyndon接触，开发酪氨酸激酶抑制剂[7]。他们开发的激酶抑制剂STI-571可以杀死92%至98%带有费城染色体的CML细胞，并且有效阻止CML的复发。很快，该小分子被更名为伊马替尼（imatinib），后来以商品名格列卫（Gleevec）进行销售，大获成功。

如今，约40种用于癌症疗法的酪氨酸激酶抑制剂已被美国FDA批准，而且还有很多正处于临床试验阶段。

实验室文化的打造

Salk Institute成立于1960年，这里的科学家没有教学的任务，但指导下一代科学家仍然是Salk的重要组成部分。瑞典University of Gothenburg的Ruth Palmer曾经在Tony的实验室做博士后，她认为Tony给予博士后很大的自由度，对博士后的课题保持开放态度。博士后离开Tony实验室时可以带走在他实验室做出的成果，Tony对此十分支持，这也有利于博士后建立自己独立的实验室。

Tony是一个狂热的旅行者，每年都到处去参加很多会议。2017年，他在欧洲分子生物学组织（European Molecular Biology Organization，EMBO）的年会上遇见他曾经的博后Clare Isacke（左）和Ruth Palmer（右）

英国Institute for Cancer Research的Jonathon Pines曾经是Tony的博士后。Jonathon来到Tony实验室时，实验室没有人在做细胞周期的研究。考虑到Jonathon有相关的经验，Tony鼓励他继续进行细胞周期研究。在很短的时间内，Tony就已经对细胞周期有了全面的了解，并指导Jonathon第一次克隆了人的细胞周期蛋白，cyclin A和cyclin B1。这也体现了Tony非凡的吸收信息的能力。

Jonathon从Tony那里学到了很多，比如有关设计实验的知识，和如何分析数据。Jonathon说，Tony百科全书般渊博的知识让他可以把两件看似无关的事物联系在一起。他不仅能够掌握特定领域的知识，而且还能够把各个领域的知识串在一起。

Tony在数十年的学术生涯中记下了大量详细的笔记，他的笔记本很出名。他参加每个讲座，用铅笔记下所有的内容。之所以用铅笔，是因为它耐火。Tony在剑桥做博士后期间，一场大火摧毁了他的实验室，并烧毁了保存实验记录的房间。尽管笔记本已经被烧毁和变黑，但Tony的笔记本上的铅笔笔迹仍然清晰可辨，里面的信息也被抢救了回来。这位大胡子生化学家有一个爱好，那就是时不时翻看他以前的笔记。

实验室外的活动丰富多彩

在加州，Tony将冒险家的精神表现得淋漓尽致。他在沙漠中旅行，在荒凉的海滩上露营，在科罗拉多大峡谷的急流中玩漂流。Tony喜欢加州的户外活动，尽管年龄已经不允许他继续这么玩了。

在玩漂流的Tony。他常常带实验室成员一起玩。

由于COVID-19，实验室暂时关闭，但Tony仍在家分析实验数据。他每个星期五在都会在Zoom上主持Salk Institute癌症研究的journal club。

2018年10月，Tony带着紫色的胡子参加活动，为胰腺癌研究筹集善款

Tony有两个儿子，1996年出生的小儿子最近从Virginia Tech University获得了机械工程学位，而1990年出生的大儿子在斯坦福大学研究胰腺癌的治疗，最近在准备论文答辩。胰腺癌和组氨酸激酶也是Tony实验室近年来所专注的，他对未来的研究仍然保持乐观（Tony的最新成果点击查看BioArt报道：Nature丨中美合作发现“癌症之王”治疗的重要靶点与生物标志物）。目前，组氨酸磷酸化的作用还不清楚，而Tony刚刚获得了美国NIH授予的杰出研究者奖，以研究组氨酸磷酸化在癌症中的作用。

https://www.asbmb.org/asbmb-today/people/051120/a-legacy-of-tyrosine?from=groupmessage&isappinstalled=0

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2386096/

参考文献

1. Eckhart W, Hutchinson MA, Hunter T. An activity phosphorylating tyrosine in polyoma T antigen immunoprecipitates.Cell. 1979;18(4):925‐933. doi:10.1016/0092-8674(79)90205-8

2. Hunter T, Sefton BM. Transforming gene product of Rous sarcoma virus phosphorylates tyrosine. Proc Natl Acad Sci USA. 1980;77(3):1311‐1315. doi:10.1073/pnas.77.3.1311

3. Chinkers M, Cohen S. Purified EGF receptor-kinase interacts specifically with antibodies to Rous sarcoma virus transforming protein. Nature. 1981;290(5806):516‐519. doi:10.1038/290516a0

4. de Klein A, van Kessel AG, Grosveld G, etal. A cellular oncogene is translocated to the Philadelphia chromosome in chronic myelocytic leukaemia. Nature. 1982;300(5894):765‐767.doi:10.1038/300765a0

5. Heisterkamp N, Stephenson JR, Groffen J, etal. Localization of the c-ab1 oncogene adjacent to a translocation break point in chronic myelocytic leukaemia. Nature. 1983;306(5940):239‐242.doi:10.1038/306239a0

6. Groffen J, Stephenson JR, Heisterkamp N, de Klein A, Bartram CR, Grosveld G. Philadelphia chromosomal breakpoints are clustered within a limited region, bcr, on chromosome 22. Cell.1984;36(1):93‐99. doi:10.1016/0092-8674(84)90077-1

7. Druker BJ, Tamura S, Buchdunger E, et al.Effects of a selective inhibitor of the Abl tyrosine kinase on the growth ofBcr-Abl positive cells. Nat Med. 1996;2(5):561‐566. doi:10.1038/nm0596-561

制版人：xz