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科学竞争只有金牌没有银牌

时间:2005-07-21 09:02来源:科技日报 作者:bioguider 阅读:

        当饶子和院士领导的清华大学—中科院生物物理研究所结构生物学联合研究小组的研究论文《线粒体呼吸链膜蛋白复合物Ⅱ晶体结构》在国际著名刊物《细胞》杂志上发表,我国生物学界为之鼓舞时,这个小组还是像往常一样忙碌着———

  晚上10点,清华大学生物科学与技术系结构生物学实验室与上午10点一样繁忙。

  当饶子和院士领导的清华大学—中科院生物物理研究所结构生物学联合研究小组的研究论文《线粒体呼吸链膜蛋白复合物II晶体结构》在国际著名刊物《细胞》(《Cell》)杂志上发表,我国生物学界为之鼓舞时,这个小组还是像往常一样忙碌着。

  饶子和教授是清华大学生物系长江学者,是该校生命科学与医学研究院副院长、中科院生物物理研究所所长。当谈到这篇论文是《细胞》25年来首次完整发表中国科学家原创性成果时,饶子和说:“接下去我们课题组将抓紧进行线粒体膜蛋白复合物Ⅱ结构与功能关系的深入研究,以及对复合物I进行探索,这又是一个极具挑战性的课题。”



  大年初四:在美国36小时的飞行之旅

  2005年大年初四,当全世界的华人都沉浸在春节节日气氛中的时候,饶子和行色匆匆地搭上了飞往美国芝加哥的班机。此前,2005年元旦前后,饶子和研究组只解析出3埃分辨率的复合物Ⅱ的晶体结构。这次去美国阿贡国家实验室,就是要利用同步辐射光源设备得到更加精确的数据。饶子和认为这次实验至关重要。

  在美国的土地和上空,饶子和仅仅停留了36小时。一下飞机就进实验室收集数据,经过24小时连续实验,他获得了2.4埃的高分辨率数据,一出实验室就直奔机场。

  饶子和在清华生物系的博士生孙飞是此次刊发文章的第一作者,他说:“当初得知有美国同行利用鸡心作为原材料,也在进行同样研究时,我们感到了不小的压力。”他说,“我们后期整个研究进程可以用争分夺秒来形容,研究小组每一个成员都是几乎不吃饭不睡觉地连轴转。因为科学竞争没有银牌,要争取金牌,就必须与时间赛跑。”

  在研究人员眼中,饶子和本人是典型的“工作狂”。从早上7点到晚上11点,他的日程总是排得满满的。看似只有“铁人”才能够承受的工作强度,饶子和却说“比看电视还享受”。

  实验前前后后,仅猪心这一实验原材料就消耗了近百颗。此后这篇发表在《细胞》上的论文从送稿到发表,历时不到3个月,而一般在这样高水平刊物上发表文章至少需要半年。



  解析膜蛋白复合体Ⅱ:没想到的实验结果

  和世界上其他许多伟大的科学发现一样,在这项探索性科学发现中,必然与偶然的奇妙结合产生了令人意想不到的结果。

  按照清华和中科院生物物理研究所一开始预定的目标,是要在实验室中成功解析出膜蛋白复合体Ⅱ与Ⅲ的超级复合物,研究人员一开始并没有对晶体的纯度做出特殊要求。

  但是,这样做出来的膜蛋白晶胞的尺寸,却远远小于预先设定的“分子”的尺寸。根据晶体的衍射图谱推断,这样得到的晶体,不是膜蛋白复合体Ⅱ,就是膜蛋白复合体Ⅲ。

  一个完全出乎意料的发现,令整个实验的方向和方法都不得不做出改变!更重要的是,由此导致实验取得了非同寻常的突破。

  在历经晶体培养、晶体质量优化、高分辨率数据收集、相位解析、电子密度图解释及结构修正等数“关”之后,研究小组终于完成了这一由四种不同蛋白质组成的膜蛋白复合体的精细结构测定。这是一个如鲜花般盛开的q形结构,这是世界上首次成功解析出由四种不同蛋白质组成的线粒体复合物Ⅱ膜蛋白的精细三维结构,线粒体复合物Ⅱ因此成为世界上为数不多获得结构的膜蛋白家族中的一员。

  当研究小组端详着这个似乎只在神话中才存在的完美结构时,不得不赞叹科学发现中必然与偶然的奇妙结合。

  “由于世界公认的解析膜蛋白结构的高难度,这纯粹是一项探索性的科学工作,我们在做的时候并不知道会有什么样的结果,可以说失败的可能性非常大,所以没有立项,也没有申请经费。现在要说的是,希望国家今后对这样探索性的工作给予积极的鼓励和稳定的支持。”饶子和说。



  “感到学生比自己强是令我最高兴的事”

  “像孙飞这样的学生,在我的研究小组里有一批。在带学生的过程中,感到学生比自己强是令我最高兴的事。”饶子和自豪地说。

  据了解,这项成果的主要研究人员都是二十来岁的研究生,饶子和将他们称为“中国结构生物学界的未来”,言语间充满对学生的爱。

  饶子和常常对学生讲两点:一是世上没有不可能的事情,十年前看着不可能的事情五年前就实现了,现在看着不可能的事情五年之后很有可能变成现实,这就是科学的进程,也是科学工作者的一种享受所在;二是如果出国进行深造,就要在国外出了成果再回来报效“江东父老”。

  正是以这样的爱心和用心,饶子和组建了一支中国结构生物学界的奇兵,这不能不说是孕育成功的一个必要条件。

  “从研究课题的选择到整个课题的进程,还有最后的攻关冲刺,饶老师起到了非常关键的作用。他非常支持我们的工作,也非常关心我们的生活。”孙飞说。

  在研究工作遇到困难的时候,饶子和把研究小组中负担主要工作的博士生孙飞送到膜蛋白研究具有世界水平的日本考察了一个月。孙飞坦陈,这让他受益匪浅。回国之后就对实验的几个关键性环节进行了修改,从而直接逼近了胜利。

  在研究工作进行到几个关键阶段,孙飞几次提出合理化建议,饶子和都积极采纳。比如在实验后期,孙飞认为自己有必要直接参与蛋白样品的提取,但是这需要在实验室组建一整套设备,饶子和二话不说就同意了。

  “要给学生一定的自由度,在各方面给予他们足够的尊重。科学工作者能否潜心研究需要各方面的条件。作为导师,就要为学生创造各种条件,让他们安心研究。”饶子和说。

  通过广泛的国际合作,饶子和一有机会就把研究生送到国外去参加国际会议、进行研究和考察,他名下的博士生几乎在就学期间都有过在国外进行研究、考察的经历;因为有“科学的灵感在于交流”的切身体会,他鼓励学生们“泡”实验室,互相交流,让科学氛围无时无刻地浸润每一个人。

  “我要所有的研究成员通过所有的感官去学习,不仅学习科学的研究方法,还要学习如何做人,培养互助精神和团队精神。科学氛围的营造需要广泛的交流和点滴的积累,团队中的每个人将自己的长处贡献出来,组合在一起,才能够发挥出最大的效用。”饶子和说。



  “96特001”号清华工作证

  饶子和将这一开创性科研成果与中国今天的经济奇迹相类比,认为如果没有国内上世纪90年代以来对于基础研究的持续投入和一批创业者的辛勤耕耘,是无法出现这一系统性研究成果的。

  饶子和1996年从英国牛津大学回国,在中国的结构生物学领域艰苦创业。他始终认为他回国以来的发展与清华密切相关。他比喻说:“清华是皮,我是毛,皮之不存,毛将焉附。”在提到清华对他研究工作的支持时,他说,从1996年至今,学校各届校领导都曾亲自过问并支持他的研究工作。从学校到院系,无论是在实验室的建设还是经费的筹措上,都给予了他很大的支持,为结构生物学实验室的建设奠定了基础。特别是时任清华大学生命科学与工程研究院院长的赵南明教授给予了他很大的帮助。饶子和还提到了两件令他感动至今的“小事”:

  1996年,饶子和参加清华人才引进答辩会刚刚结束的时候,时任清华人事处处长的裴兆宏当即写了一个编号为“96特001”的工作证,郑重地交给了他,一下子让他有了强烈的“清华人”的归属感;刚来清华的时候万事生疏,为了寻找一个保洁的小时工,他曾经四处打听,裴兆宏得知这个情况之后,通过多方联系为他找到了一个小时工,这名小时工一用就是十年,至今仍然在饶子和家中工作。

  饶子和对未来充满了信心。他说:“毫无疑问,中国结构生物学研究将成为世界结构生物学领域中的一支重要力量。我相信,近几年我国会出现一批这样的原创性、发现性成果。”   



  原始新闻

  最新一期的国际生命科学领域最重要的学术刊物之一《细胞》杂志,二十五年来第一次完整、系统地发表了我国科学家立足本土的原创性成果《线粒体呼吸链膜蛋白复合物Ⅱ晶体结构》。这项成果是由清华大学生命科学与医学研究院副院长、中科院生物物理研究所所长饶子和院士领导的联合研究小组完成的。据介绍,该项研究在世界上率先成功地解析出由四种不同的蛋白质组成的线粒体膜蛋白复合体Ⅱ的三维精细结构,填补了线粒体结构生物学研究领域和细胞生物学、生物化学教科书里的空白。其结构的解析为研究相关线粒体疾病提供了真实可用的模型。———据《北京晚报》

(责任编辑:泉水)
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