環球速訊:堅持做科研 不斷有進步

        人民日報 2023-01-30 10:53:27

        西湖大學的實驗室里,萬蕊雪在做聚合酶鏈式反應實驗。


        (資料圖片)

        馬崇炎攝

        人物簡介:

        萬蕊雪,1990年12月生于河南鄭州,西湖大學實驗室主任、博士生導師。她以第一作者和共同通訊作者身份在《科學》《細胞》等雜志發表論文10余篇,為解析剪接體三維結構、揭示RNA(核糖核酸)剪接過程的分子機理作出了重要貢獻。

        萬蕊雪剛30歲出頭,就為攻克“結構生物學的終極挑戰”——剪接體三維結構解析及工作機理作出了重要貢獻。2016年,入選中國科協“未來女科學家計劃”;2018年,獲《科學》雜志以及多家頂級科研機構聯合頒發的青年科學家獎。前不久,她又榮獲第十七屆中國青年科技獎。

        迎接“結構生物學的終極挑戰”

        萬蕊雪依然清楚記得,2013年春節一過,她就從廣州中山大學趕到北京,到結構生物學家、清華大學教授施一公的實驗室做畢業設計——離自己的夢想又近了一步。少年時代,萬蕊雪就立下志愿:長大后當一名科學家,通過自己的研究去幫助更多的人!

        進入施一公實驗室后,在師姐周麗君的指導下,虛心好學的萬蕊雪進步非常快。她很快養成了良好的邏輯思維訓練能力,能有條不紊地安排實驗,實驗技巧也日益嫻熟。開組會時,她對實驗設計、結果分析等提出的意見、建議,讓老師和同學們刮目相看。盡管每天早出晚歸、很忙很累,她不僅沒有覺得苦,反而感覺很開心。

        2013年秋季學期開學后,萬蕊雪正式成為施一公的直博研究生。在老師的指導下,她致力于結構生物學領域的剪接體研究。

        萬蕊雪告訴記者,所謂結構生物學,就是用晶體衍射、核磁共振波譜學、冷凍電鏡技術等物理學方法,輔之以生物化學和分子生物學方法,從分子乃至原子分辨率的水平上揭示細胞內的蛋白質、核酸、多糖等生物大分子的三維結構,進而探究其功能和工作機理。

        生命科學領域有一個著名的“中心法則”,描述存儲在DNA(脫氧核糖核酸)里的遺傳信息轉化為具有各種結構、執行不同功能的蛋白質的過程。這個過程是遺傳信息的表達、傳遞過程,也是生命體中最重要的活動。植物、動物、人等有細胞核的生物,其遺傳信息傳遞過程可分為三步:第一步是轉錄,即遺傳信息從DNA傳遞到pre-mRNA(前體信使核糖核酸);第二步是RNA剪接;第三步是翻譯,即剪接后成熟的mRNA(信使核糖核酸)指導合成蛋白質。這三個步驟,分別由RNA聚合酶、剪接體和核糖體來完成。

        “剪接體是催化RNA剪接的重要分子機器,由幾十到幾百種蛋白質和5條RNA動態組合而成,被稱作‘細胞里最復雜的超大分子復合物’。”萬蕊雪進一步解釋,要想正確去除一個內含子(不含有效信息的蛋白質片段),并連接外顯子(含有有效信息的蛋白質片段),剪接體不僅首先要在pre-mRNA上精準地找到需要剪接的位點,還要變換10多個狀態才能完成這一過程,其復雜程度超乎想象。她介紹,“每一條前體信使的RNA剪接在時間和空間上都非常精準,一步搞錯,基因的表達和傳遞就會出錯。現有研究發現,人類的遺傳疾病中,大約有35%是剪接異常或剪接體突變造成的。”

        “在‘中心法則’的三個步驟中,第一步的轉錄和第三步的翻譯,此前科學家已經基本研究清楚。而中間的RNA剪接,全世界的科學家搞了幾十年都沒有攻克。”萬蕊雪說,“因此,解析剪接體的三維結構,被稱為結構生物學的終極挑戰。”

        在國際科研競逐中屢拔頭籌

        2015年8月21日凌晨,《科學》雜志在線發表了施一公實驗室兩篇具有里程碑意義的論文:《3.6埃的酵母剪接體結構》和《前體信使RNA剪接的結構基礎》。前者報道了通過單顆粒冷凍電子顯微鏡(冷凍電鏡)方法解析的酵母細胞剪接體近原子水平分辨率的三維結構,后者則在結構解析的基礎上闡述了剪接體對前體信使RNA執行剪接的基本工作機理。

        這兩篇文章把分子生物學“中心法則”的分子機理研究向前推進了一大步,得到國際同行的高度評價。

        跟隨施一公讀博士還不到3年的萬蕊雪,是兩篇文章的共同第一作者,作出了獨特貢獻。

        此后,在施一公指導下,萬蕊雪帶著師弟師妹乘勝前進,先后完成了8個完全組裝工作狀態的高分辨率剪接體結構解析,基本搞清了RNA剪接的全過程和工作機理。

        施一公實驗室率先取得突破之后,國外的幾個頂尖實驗室也快馬加鞭,力求在后續研究中實現趕超。在同樣課題近乎白熱化的國際競逐中,施一公實驗室幾乎都是第一個在終點“撞線”。

        作為實驗室的主力隊員,萬蕊雪是怎么做到的?“除了抓住時機,注重實驗方法、效率高是最主要的。”她告訴記者,“除此之外,當然還有拼搏。”

        2015年到2017年,課題組的工作狀態可以用8個字形容——夜以繼日、爭分奪秒。實驗緊張的時候,萬蕊雪經常帶著幾個師弟師妹早出晚歸。課題的攻關階段,通宵作戰也是常有的事兒。

        科學界推崇“原創”“首創”,甚至有“科學只有第一、沒有第二”的說法。因此,做同一個課題的不同團隊,都想搶在競爭對手之前做出成果、發表論文。

        “論文發表的時間先后當然很重要,但不應把所有關注點都放在這上面。”在萬蕊雪看來,研究結果所能說明的問題、揭示的奧秘,才是最有意思的,也是最值得追求的。

        做科研一定要有一股勁兒

        博士后期間,萬蕊雪先后以共同第一作者的身份,又在《科學》《細胞》雜志各發表了一篇文章。這兩篇文章,解析了剪接體循環中最后3個狀態的高分辨率結構。至此,在施一公的指導下,她和合作者拿到了整個RNA剪接過程的所有結構,在這場國際“競賽”中取得了勝利。2020年4月,萬蕊雪加入西湖大學,建立了自己的實驗室,開始了獨立的科研生涯。

        她告訴記者,自己正以剪接體及RNA剪接機理研究為切入點,繼續深化相關研究,力爭在重要大分子機器的分子機理研究中有所突破。

        說到做科研的心得,喜歡長跑的萬蕊雪說:“跑步有很枯燥的時候,有很激動的時候,也有很難堅持的時候……起起伏伏,跟做科研很像,最像的地方就是需要堅持。”

        她說,自己做科研也有感覺“做不下去”的時候,但是再堅持堅持,過一陣可能就會峰回路轉,看到希望,“做科研這個事情一定要有一股勁兒、一個信念。只要一直堅持,用心去做,肯定會越來越進步。”

        “并不是所有的基礎研究都能開發出新藥、治病救人,你現在還堅持少年時的夢想嗎?”記者問。

        “我依然認為,科學研究是治療疾病的根本途徑。但無論是科學探索還是治療疾病,遠不是自己之前想象的那么簡單。”萬蕊雪說,每個人做一點,可能就慢慢地把這個事兒給做成了。

        記者 趙永新

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