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沈善炯
发布日期:2015-12-15 来源:九三学社中央宣传部
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沈善炯(1917年4月13日—),出生于江苏吴江。微生物生物化学家、遗传学家。1980年当选为中国科学院学部委员(院士)。1952年加入九三学社。

沈善炯1917年4月13日出生于江苏省吴江县一个偏僻农村的破落地主家庭,父亲沈时则受过中等教育,曾在乡里教书,母亲沈贞是农民,为人贤惠,闾里皆知。沈善炯7岁时入家乡私塾,8岁后先后入泰来桥初级小学和同里高级小学。1931年到县城进吴江中学念书。吴江中学学风淳朴,校长开明爱国,勉励青年要努力读书不忘救国,三年的初中生活给他留下了难忘的记忆。初中毕业后,他决定学农,考入江苏省立苏州农业学校。毕业后经父母同意,靠借贷和出卖田地考入学费低廉的南京金陵大学农业专修科学习。1937年八一三事件爆发后,沈善炯未能随学校西迁,只身流亡到广西,入坐落于柳州的广西大学农学院为借读生。求学期间得识植物学家张肇骞教授,对他以后树立从事遗传学与生物化学研究的志向产生了影响。1939年他转入云南昆明的西南联合大学生物系。由于他勤奋努力,成绩优异,成为生物系教授张景钺的得意学生。1942年自西南联大毕业后,沈善炯入清华大学农业研究所,随戴芳澜教授研究真菌。1945年,经张景钺介绍到四川北碚中央研究院植物研究所任助理研究员。1946年,沈善炯随张景钺到北京大学植物系工作,任研究助教。

1947年,经张景钺介绍,沈善炯获美国加州理工学院奖学金赴美留学,专修生物化学遗传学。他的导师是NH霍罗威兹(Horowitz),副导师是著名有机化学家L切赫梅斯特(Zechmeister)。为了补充化学基础,他辅修有机化学。加州理工学院生物系是分子生物学的摇篮,云集着一批杰出的科学家,浓厚的学术空气对沈善炯产生很大影响,他刻苦求学,取得优异成绩,1950年6月获得博士学位,经导师介绍去威斯康星大学生化系当博士后研究员。朝鲜战争爆发,爱国学者纷纷要求回国,他辞去威斯康星大学的聘约,于8月31日和100多位留美学子一道,登上从洛杉矶开往香港的“威尔逊总统号”轮船回国。

当轮船经过日本横滨时,他和另外两名中国学者遭到美国中央情报局的无理扣留,并被投入位于东京下野的巢鸭监狱。关押期间,国民党驻日官员游说他们去台湾,并答应只要去台湾或者回美国工作,就可以营救他们出狱,被他们坚决拒绝。经过中国一些社团的积极营救,10月31日,他们被带出监狱,移交给国民党驻日代表团。国民党官员仍劝说他们去台湾,并拿出一份台湾大学校长傅斯年邀请他们3人任台湾大学教授的电报;还让沈善炯等将眷属的地址告诉他们,称可以设法接她们去台湾。对此,沈善炯等仍明确拒绝。11月17日,他们终于乘船离开横滨,并于当月21日回到祖国大陆。

经谈家桢和丁振麟教授的介绍,沈善炯入浙江大学医学院生化科任副教授。1952年转到中国科学院实验生物研究所植物生理研究室任副研究员。1953年,植物生理研究室扩建为植物生理研究所,他任微生物生理组组长,从事抗生素的研究,1956年升任研究员。1958—1959年经苏联科学院恩盖赫特(Engdhardt)院士推荐,去莫斯科苏联医学研究所,在著名生化学家A布朗斯坦(Braunstein)实验室工作一年,研究细菌的氮同化。归国后,中国科学院在上海筹建微生物研究所,他被任命为副所长,主管业务。1961年上海微生物研究所又归并到植物生理研究所,他仍任副所长,先后协助罗宗洛、殷宏章两位所长负责学术工作。

沈善炯的研究领域主要包括以下几个方面:首先是对古瓶菌和链孢菌的研究。沈善炯在清华大学农业研究所时,在真菌学家戴苏澜的指导下研究古瓶菌。他的第一篇论文被推荐发表在1944年的《美国植物学杂志》,这项工作纠正了前人对古瓶菌的错误描述。1947—1950年在加州理工学院生物系当研究生时,他的主要工作是研究链孢菌的甲硫氨酸合成和酪氨酸酶,发现链孢菌酪氨酸酶的形成受温度和含硫化合物的抑制。他的导师霍罗威兹根据他的发现,深入研究了酶的结构和诱导问题,丰富了基因和酶的学说。

其次是对抗生素的生物合成的研究。沈善炯从1953年开始从事抗生素的研究。新中国成立之初,我国的抗生素生产几乎是空白,一些发达国家禁止对我国出口,我国必须自力更生,这是一项急迫的国家任务。沈善炯主要承担研究金霉素和链霉素的生物合成。他发现金霉菌分解己糖时,戊糖循环的运转与金霉素的合成有关。根据实验推论,金霉素分子的芳香族环部分,来源于1,7二磷酸景天糖,而磷酸盐抑制金霉素的合成在于终止了戊糖循环,结果抑制1,7二磷酸景天糖的合成。在这个结论的指导下,生产部门采取限制磷酸盐浓度的发酵培养基,有效提高了金霉素的生产。在研究链霉素的生物合成中,他和学生们证明了鸟氨酸循环的作用。精氨酸是链霉素链胍部分脒基的来源,这种由精氨酸与链胍之间的转脒基反应,后来由他的学生证明仅在链霉素合成开始时即所谓独特期(idio-phase)进行,说明链霉素的合成受时态控制。沈善炯等在抗生素研究上的成绩,在学术上和生产实践上都有重要价值。该项成果获1955年中国科学院成果奖(这是新中国成立后的第一次评奖,定名中国科学院奖,后改为国家自然科学奖一等奖)。

沈善炯和他的学生在链霉菌的研究中,发现了作用于烟酰胺辅酶的烟酰胺核酸酶,这个酶与核酸紧密结合,对热和许多蛋白质变性剂有高度稳定性,只有经核酸酶处理后才显出其对pH的最适活性和其他特性。这种酶复合物的生理功能引起科学家的兴趣。在链酶菌中他们还发现能使木糖转变为木酮糖的木糖异构酶。可惜当时没有测定这个酶对己糖的作用,后来这个发现为日本Sanmatsu kogyo公司所应用,将葡萄糖转化为果糖而获得很大利润。该公司在获得专利后,特派人到中国来向沈善炯致谢。

在研究细菌的氮代谢时,沈善炯和他的学生在苏联布朗斯坦实验室发现芽孢杆菌中普遍存在丙氨酸脱氢酶(ADH),但测不到谷氨酸脱氢酶(GDH)的活力,只发现与GDH呈血清交叉反应的同源蛋白。后来他们应用诱变剂处理地衣芽孢杆菌获得有活力的GDH。推测这个变化发生在GDH结构基因转录后期,使无活性GDH蛋白变成有活性。这个发现引起国外生物化学家的注意,认为在生物演化上有重要的意义。

在研究细菌的糖代谢时,1963年他和学生在大肠杆菌中发现甲基乙二醛的合成酶,实验指出己糖可以由3-磷酸二羧基丙酮经甲基乙二醛而形成乳酸的支路进行代谢,磷酸盐对这个支路代谢起调节作用。6年以后英国的RA库泊(Cooper)和A安德森(Anderson)才报告同样的发现,但他们承认最先发现者是沈善炯和他的学生。

再次是对固氮基因的结构和调节的研究。从1974年起,沈善炯研究自生固氮细菌的结构、表达和调控的一系列遗传学问题。在研究肺炎克氏杆菌的固氮nif基因组的精细结构中,证实nif基因呈一簇排列,不存在所谓“静止区”。在nif基因的分析方面,他们与美国威斯康星大学W布里尔(Brill)教授的实验室合作,根据一个突变点nifC的位点以及它的互补现象,指出nifJ蛋白是由相同的两聚体组成。他们通过nifH上游区的核苷酸序列分析以及基因融合试验,最终确定nifJ的启动子其转录方向与nifF相同,但与其他nif基因相反。

在研究nif基因的调节方面,沈善炯最早应用克隆技术,证明nifA蛋白对nif基因的调节作用,他们还就氧和温度等因素对nif基因的调节做了系统和较深入的分析。他的学生在1980年首先发现nif基因受温度的阻遏主要是由于nifA蛋白对温度的敏感性。提出了较完整的以nifA为中心的nif基因调节模式。1985年他们利用突变,以ntrC依赖性的nifH突变型做试验,证实氧对负调节基因nifL的作用在于它使nifA蛋白失活,从而使nif基因不能激活。

在研究调节的分子机制方面,沈善炯和来他实验室工作的博士后D欧(Ow)等采用结构基因nifH启动子区的定点突变,发现共同性顺序的某些核苷酸置换可以改变nifH启动子对nifA蛋白的依赖性为ntrC蛋白的依赖性,沈善炯在1985年的第六届国际固氮会议上应邀将这项成果做报告,此项工作被评为最近几年来进展最快的工作之一,得到国际同行的高度评价,他的实验室被认为是研究固氮基因分子遗传学的国际研究中心之一。

沈善炯等在自生固氮细菌遗传学方面的研究成果,肺炎克氏杆菌的精细结构定位和特性研究获得1979年中国科学院科技成果奖一等奖,1987年获国家自然科学奖二等奖。

20世纪80年代开始,沈善炯的实验室开展根瘤菌共生固氮的遗传学工作。工作的重点在细菌和宿主植物间的相互作用的遗传学关系。他们发现苜蓿根瘤菌与宿主植物建立的共生固氮系统中,结瘤基因和共生固氮基因的顺序性表达。在1988年召开的第16届国际遗传学会上,沈善炯应邀对此做了专题报告。

此外,沈善炯还开展了植物分子遗传学的工作。他们选择研究大豆种子贮藏蛋白基因,其目的在于了解植物基因表达的组织专一性和时态控制。在研究大豆Gy4基因的结构和特性时,观察到一些有意义的现象,如在基因的外显子的多变区有类似可移动性因子的存在等。

沈善炯在科学上的成就以及对祖国科学事业所做出的贡献,使他获得国际上的声誉。1978年加州理工学院在纪念T摩尔根(Morgan)建立生物系50周年所举行的“基因,细胞和行为”的学术会议上,特邀请他做关于固氮基因的报告。美国南加州华人工程师和科学家协会,根据他在微生物生化和生化遗传学研究上的成绩,授予他杰出成就奖。1996年他获美国加州理工学院杰出校友奖,1997年获陈嘉庚生命科学奖,1999年获何梁何利科学与技术进步奖。

沈善炯曾任中国遗传学会副理事长,中国生化学会理事等职。

主要论著

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3沈善炯、单慰曾、洪孟民、谢瑞宝、陈俊标、宋鸿遇、殷宏章,金霉菌的生理与金霉素的生产Ⅰ,接种培养基对于金霉菌的代谢和抗生素产量的影响,实验生物学报,1954,4(1):75~88。

4沈善炯、袁丽蓉,铁离子抑制金霉素产量的原因和去除抑制的作用的研究,实验生物学报,1956,5(2):262~271。

5陈善晃、金培松、童村、汪猷、殷宏章、沈善炯、单慰曾,有关金霉素试制的菌种选育、发酵及提炼的研究,科学能报,1956(1):73~74。

6沈善炯、宋鸿遇、陈俊标、洪孟民、殷宏章,金霉菌的生理与金霉素的生产Ⅲ,磷酸盐对于金霉菌的糖的利用和金霉素合成的影响,实验生物学报,1956,5(2):249~261。

7沈善炯、单慰曾,金霉菌的生理与金霉素的生产Ⅱ,金霉菌菌株间的混合培养和金霉素合成的研究,实验生物学报,1957,5(3):461~472。

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