水通道的发现—— Peter Agre 2003 年的诺贝尔化学奖授予了美国的Peter Agre 和罗德里克· 麦金农， 分别表彰他们发现细胞膜水通道，以及对离子通道结构和机理研究作出的开创性贡献彼得·阿格雷1949 年生于美国明尼苏达州小城诺斯菲尔德，其父Courtland Agre 毕业于 University of Minnesota 获得了化学学士和博士学位二战期间曾是3M company 即明尼苏达矿务及制造业公司的化学专家，负责实验室合成多聚物二战后先后成为St. Olaf College和 Augsburg College 化学系的一位老师Courtland Agre 假期喜欢把孩子们带到他的实验室，做些奇妙的 “魔术” （如向加入可变色的酸碱指示剂的水中加入酸或碱以改变水的颜色），激发孩子们探求科学奥秘的情趣Agre 教授选择科学研究这条路和童年时父亲的影响不无关系童年时另一位对Agre 教授影响很大的人是其父之友莱纳斯?鲍林（ Linus Pauling） Linus Pauling 教授是美国著名的化学家这位大师曾在Agre 教授家小住几日1954 年 Pauling 教授因阐明了化学键的本质和分子结构的基本原理获诺贝尔化学奖。
二战后他又因不遗余力地反对核试验，坚决反对“以任何形式的战争作为解决国际冲突的手段”获得1962 年诺贝尔和平奖他也是迄今仅有的两度单独获得诺贝尔奖桂冠的人从 Agre 的童年中，我发现长辈们对孩子的熏陶是很重要的，而Agre 证实因为在科学研究的环境下生长，才在小的时候便培养出了对科学的爱好，才能从小确定科学研究的方向，拥有一个远大的梦想虽然是细胞生物学的教授，Peter Agre教授不是一个科班出身的分子生物学研究者1967年至 1970年，他就读于Minneapolis ，Augsburg College 的化学专业，并获得学士学位 1970年至 1974年， 进入 Johns Hopkins University School of Medicine 获医学博士学位， 并在 1981年获得医师执照Peter是徒步长途旅行爱好者能从临床医学转而从事基础方面的研究，最开始是因为在John Hopkins读书时 Peter对由一种大肠杆菌某个特定株分泌类似于霍乱毒素可以引起许多旅行者腹泻的蛋白质产生了兴趣，于是他就在 John Hopkins 感染疾病组Brad Sack 的实验室里开始纯化这一大肠杆菌毒素。
1974年至 1975年期间 Peter 在 Johns Hopkins 药理学系Pedro Cuatrecasas的实验室进行博士后的研究 Pedro Cuatrecases 的实验室成员来自世界各地Peter 被这一充满活力，配合默契的团队吸引最终Peter 成功的纯化了整个毒素，更重要的是Peter 决定以将生化技术研究医学问题作为自己一生的追求我认为对科学研究的热爱仅仅来自于童年的梦想是不够的，就像我们在中学和大学里也曾经接触到很多神奇的科学现象，也经历过很多绚烂的化学反应，但是若没有投身于科学的毅力，没有承担重重艰难险阻的决心，做科学研究是不现实的但是，从Agre 的研究历程来说，我相信不仅童年时有一个美好的愿望，Agre更加拥有了准备好科学研究的毅力和决心1984 年， Peter 在 Johns Hopkins Hospital 的 the old Blalock Building 里建立了第一个自己 的实验室 当时作为血液学系的一位老师，Peter 和助手 Andy Asimos 开始研究spherocytosis（球形红细胞增多症） ， 并在 Nature 和 New England Journal of Medicine 上发表了相关文章，证明血影蛋白spectrin 缺乏与临床上spherocytosis 的严重程度有关。
当时虽然 Rh 血型中 Rh抗原的重要性已经被广泛承认，但 Peter 从 Wendell Rosse 这位就职于 Duke Medical Center 的朋友那里得知Rh抗原分子特性是完全未知的鉴于已经报道了 Rh 血型人的红细胞中存在一个32kDa 多肽， Peter 开始将一部分研究重点转向Rh 抗原上， 希望能够通过分离此多肽鉴定Rh抗原的组成 此时Peter的技师由 Andy 换成了Barbara Smith，一位前血库技师，但他们的工作进展的很顺利很快他们成功得分离得到两种膜蛋白，一个是32kDa Rh 还有一个28kDa 的未知蛋白从此，Peter 的研究领域开始扩展，研究小组开始集中主要精力研究Rh 抗原，但是对于那里未知的28kDa 蛋白并没有放弃研究1988 至 1989，Peter 在 Carnegie Institution of Washington 的胚胎系， Steven L. McKnight的实验室里度过了他的休假年当时McKnight 教授在 DNA 转录因子方面成绩斐然，已经是位分子生物学界的重要人物Peter 在这一年里有了非常大的收获，他学会了研究DNA的有关技术，这对他今后研究理解DNA转录因子相互作用有着巨大的帮助作用。
回到自己的实验室后，Peter 就开始进一步研究那个未知的蛋白他的助手Barb 和博士后 Brad Denker 根据该蛋白在N－十二酰甲基甘氨酸相对不溶性，研究出一个从人红细胞膜上简单纯化此蛋白的方法令人惊讶的是这个28kDa 蛋白在红细胞膜（大约每个细胞200，000 个拷贝） ,肾近曲小管和髓袢降支大量存在通过确定纯化后N 端序列，可以确定这个未知蛋白与牛眼晶状体，果蝇大脑，细菌和植物等多种来源的蛋白有关Peter 猜测这可能是类似通道的蛋白他曾与许多科学家讨论过这个蛋白的功能，但所有人都是一样的迷惑1991 年 4 月， 研究有了很大转机 Peter 与家人在露营假期旅行期间在Chapel Hill 停留，并到 University of North Carolina (UNC) 拜访了他的老朋友John ParkerJohn Parker 是 the UNC-CH School of Medicine 血液学 /肿瘤学系很有名气的教授，曾经给予Peter 很多指点 他建议 Peter 从转运水的方面重新开始研究John 的确提了一个好建议Peter 实验室的博士后 Greg Preston 有着丰富的分子生物学经验，他克隆此28kDa 蛋白的 cDNA 。
Hopkins 生理系的实验合作者Bill Guggino 在非洲爪蛙卵母细胞中表达此蛋白1991 年 10 月 9 日， Greg 验证了 Peter 的假设，最终确认这个未知的28kDa 蛋白正是众多科学家寻觅二三十年的水通道，并用实验解释了该蛋白转运水的过程Peter 的实验小组在1992 年 2 月 4 日投稿，这篇意义重大的文章刊登在当年4 月 17 日期的 Science 杂志上在 1994 年至 2003 年的十年间， Peter 的实验室一直以较快的速度发展，并与欧洲一些著名实验室建立了良好的合作关系，共发表文章100 多篇 2000 年，阿格雷与其他研究人员一起公布了世界第一张水通道蛋白的高清晰度立体照片照片揭示了这种蛋白的特殊结构只允许水分子通过2003 年 10 月 8 日早晨 5 点半， Peter 接到了来自斯德哥尔摩的，瑞典皇家科学院将2003 年诺贝尔化学奖授予时为the Johns Hopkins University School of Medicine 生物化学教授的 Peter Agre，以表彰他发现细胞膜水通道，证明其功能这一开创性贡献水通道的发现开辟了一个新的研究领域。
目前，科学家发现水通道蛋白广泛存在于动物、植物和微生物中，它的种类很多， 仅人体内就有１１种它具有十分重要的功能，比如使我们在炎热的夏天浓缩尿液而不致发生脱水，也能让我们在饥饿时把储存在脂肪组织的水释放出来因为水通道是水进出细胞的关键，故也与诸如出汗、排尿、发炎红肿以及流泪等许多生理过程涉及体液的流动有关谈起 Peter Agre 教授发现水通道这件事时，很多人觉得与辛勤做研究相比，运气的成分更多些但是我认为这其中存在着必然性Agre 教授对科学研究有着发自内心的热爱他已经取得医师执照，做临床医生本会有丰厚的收入但当初他转而从事基础研究的目的是想解决在学习生活中发现的“旅行者腹泻”这一问题Agre 教授的研究课题来自临床，研究成果最终也用于实践，血影蛋白，Rh 抗体以及对水通道的研究都是如此正是这种对科学研究无限的兴趣使得Agre 教授能从实验中发现许多别人注意不到的现象，进而很好地把握住实验总体的研究方向从研究Rh抗体逐步转向那个实验中的28kDa 未知杂蛋白就是很好的例证和众多成功人士一样，Agre 教授对感兴趣的事物也是坚持不懈，孜孜以求从发现那个28kDa 杂蛋白到证明它的功能，用了近十年的时间。
在这期间，Agre 教授不断学习新的研究方法， 经常和不同领域内的科学家进行讨论当初的血液学专家最终因为发现了水通道而获得诺贝尔奖Agre 个性幽默，他曾经谈到他如何被录取霍普金斯大学他告诉巴尔的摩太阳报，他被录取是因为霍普金斯有一个给明尼苏达挪威移民的配额他和著名的癌症专家伯特· 维格斯坦(Bert Vogelstein) 当时是班级中“最糟糕”的学生但是他的同学和教授认为他是很聪明和富有热情的学生毕业后， 他本来想行医， 但他对他室友所在的实验室有了解后，也对研究感兴趣起来那个实验室很有“活力”，有来自西班牙的“革命者” 、巴勒斯坦的“难民” 、保守的犹太人和意大利“演员”；他们成为亲密的朋友与他们相处就像做科学一个具有严谨、毅力精神的研究人，一个热爱野营和旅游的生活人，Agre 完全改变了我对科学家的印象我看到的是一个充满热情和激情的研究人，这也是我学到的很重要的一点就是， 科研是一个枯燥的过程，但是如果对所研究的方面产生兴趣，然后注入自己的毅力和决心，是一定会成功的另外，研究科学的人也可以是一个享受生活的人最后水离子通道的发现具有很大的意义从之后的研究文献上我们可以看到很多疾病,比如一些神经系统疾病和心血管疾病就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的,对细胞膜通道的研究可以帮助科学家寻找具体的病因,并研制相应药物。
例如,研究表明水通道蛋白与泌尿系统的疾病就有着很大的关系,其中 AQP1 与肾细胞癌密切相关,这就提示人们可研制出一种有效药物 , 通过改变AQP1 功能改变细胞膜对水的通透性,来治疗肾细胞癌近年来,科学家已弄清离子进入细胞可影响神经兴奋性等神经功能通过投入作用于离子通道的药物,可降低疼痛神经兴奋性,抑制痛感的发生、传导,从而达到镇痛的目的中药的一个重要功能是调节人体体液的成分和不同成分的浓度,这些成分可以通过不同细胞膜通道调节细胞的功能,有专家认为对细胞膜通道的研究可以为揭示中医药的科学原理提供重要的途径总之,2 位科学家的发现使人们从根本上了解了细胞上的通道,这表明当代生物化学家在寻求了解生命的基本过程时已经深入到了原子水平这为生物化学开创了一个全新的纪元。