清华最年轻的博导颜宁:搞科研 “宅”真的很重要
2007年10月,受清华大学医学院创办者赵南明教授之邀,结束博士后研究的颜宁回到母校,建立了自己的实验室,带领几名本科生和低年级博士生,向膜蛋白这个充满挑战的前沿领域进发。
“细胞是最基本的生命单元,细胞内还包括具有特定结构和功能的细胞器,如线粒体、叶绿体等。”颜宁解释说,细胞和细胞器是由周围包裹着的生物膜界定的,这层薄膜主要由镶嵌了蛋白质分子的磷脂双分子层组成。脂质双分子层在细胞或细胞器周围形成一道疏水屏障,将其与周围环境隔离起来,糖、氨基酸、离子、药物等大部分的亲水性化合物要想通过这道疏水屏障,都必须依靠一类特异膜蛋白——膜转运蛋白(包括通道蛋白)的介导。
“因此,转运蛋白在营养物质摄取、代谢产物释放以及信号转导等细胞活动中起着重要作用,大量疾病都与转运蛋白功能失常有关;在药物研制中,转运蛋白还是诸如抗抑郁剂、止痛剂等许多药物的直接靶点。我们的研究,就是用结构生物学等各种生物物理和生物化学方法,解析转运蛋白的分子结构和工作机理,揭开微观生命活动的奥妙。”
“刚开始建实验室的时候,我都快疯掉了。”颜宁笑着说,那时候真是“白手起家”:装实验台、订购仪器试剂、手把手教学生做实验……其曲折之多、进展之慢,让急性子的她直抓狂。“大约有半年的时间我都异常焦虑,后来一切步入正轨后,就顺畅得多了,感觉做实验跟国外没什么区别。”
“跟国外没什么区别”的,还有科研上的高产。自2007年至今,颜宁实验室或独立或合作,在《自然》、《科学》、《细胞》等三大顶尖学术刊物上发表论文 5篇,解析了5个新型的膜蛋白结构,初步揭示了它们的功能机理,取得了一系列突破性进展。其速度之快、水平之高,令国内外同行刮目相看。2009年,她与施一公实验室合作在《自然》发表论文,阐述了甲酸盐转运蛋白的三维结构,发现了类似水通道的膜蛋白的存在形式。
同年,她在《自然》子刊上发表了关于植物激素脱落酸受体PYL蛋白的结构及其生物学机制;这一发现与同年欧美、日本的同类研究成果一起入选《科学》杂志评选的“2009年科学十大进展”。
2010年、2011年,颜宁领导的科研小组,在《自然》发表2篇论文,分别揭示岩藻糖和尿嘧啶两种营养物质的转运蛋白的晶体结构,为质子共转运蛋白的结构和机理研究做出了重要突破。
2012年1月,颜宁与施一公、美国普渡大学朱健康教授合作,在《科学》发表论文,揭示了转录激活因子样效应蛋白(TALE)特异识别DNA的分子机理。
“这一发现非常让人激动!”颜宁的兴奋之情溢于言表,“之前我们一直在做非常基础层面的研究,距离实际应用比较远,但这次的发现具有广阔的应用前景。”
颜宁解释说,“TALE是一种植物病菌进入宿主细胞的受体蛋白,它的结构不仅漂亮,而且非常特别:如果把它的某个特定位置的一个氨基酸变一变,它就能识别不同的DNA碱基。也就是说,这个蛋白与DNA序列有特异的对应关系。
这类蛋白对治疗重大疾病提供了新的工具。比如艾滋病病毒,它进入人体细胞是需要受体蛋白的,如果能把某个特异受体蛋白的基因敲除掉,这个细胞就可以免受病毒的感染——TALE为基因敲除提供了更为特异和便捷的手段。”
