70天里发了3篇Science!她是个“非主流”的主流科学家

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综合整理报道

清华大学最年轻博导。长江特聘教授、国际最出色的女科学家之一、塞克勒国际生物物理奖、国际蛋白质学会青年科学家奖、首届国际青年科学家奖获得者……这一长串“头衔”,显示出这位中国杰出女科学家的分量。

 

1977年时出生在山东莱芜,6岁时和父母搬到了北京,19岁考入了清华大学生物系,2000年毕业后她到美国普林斯顿大学分子生物学系继续攻读博士学位,4年博士毕业后,她留在了该大学继续从事博士后研究工作。

 

一直到2007年时,她受邀回到了清华,成为清华大学医学院教授、博士生导师,并设立了自己的实验室。当时她30岁,是全中国最年轻的女性正教授之一。

 

2017年,她接受美国普林斯顿大学邀请,受聘该校分子生物学系雪莉·蒂尔曼终身讲席教授的职位。

她是颜宁,一位“非主流”的主流科学家

 

实力派偶像

 

  

颜宁与我们印象中的老一辈科学家不同,她活得本真、自我:在微博上大谈热播剧剧情、转发她喜爱的明星照片、做微信公号主编,和闺蜜一起做视频访谈,在网上对看不惯的事情直接批评。

 

她的这些“业余活动”,和严肃媒体上不时传出的“颜宁课题组又有科学新发现”的消息一起,拼凑出她的公众形象。

 

 

颜宁是一名高产的实力派科学家。2009年以来,她以通讯作者身份在《自然》《科学》《细胞》三大期刊(在业内被简称为CNS)上发表科研论文22篇,其研究成果在2009和2012年被《科学》年度十大进展引用;2016年,她被《自然》评为十位“中国科学之星”之一;HHMI国际青年科学家奖、杰青、长江学者、何梁何利、吴杨奖等各种奖项更是拿到手软。

 

“学术判断力敏锐,高效、执行力强。”谈及自己的实验室“老板”时,清华大学生命科学学院(简称“生科院”)副研究员周强在思索片刻后说了这几个词。他进一步解释说,在结构生物学领域有许多问题都值得研究,近年来,颜宁选择的两个攻坚课题是葡萄糖转运蛋白与电压门控离子通道,很快就做出了引人瞩目的成果。这说明她清楚地知道哪些是业界的重要问题,以及在什么时机启动研究才最有希望获得结果。

  

2017年2月,颜宁研究组在《科学》杂志报道了世界上首个真核电压门控钠离子通道的近原子分辨率结构;7月,又在《细胞》发表了更为经典的来自电鳗的电压门控钠离子通道结构,首次报道了带有辅助性亚基的真核生物电压门控钠离子通道(以下简称“钠通道”)复合物可能处于激活态的冷冻电镜结构。

  

钠通道位于细胞膜上,是所有动物中电信号的主要启动键,而电信号则是神经活动和肌肉收缩等一系列生理过程的控制基础。钠通道也是很多国际大制药公司研究的重要靶点,因而,其结构为学术界与制药界共同关注。

 

70天里发了3篇Science!

 

2018年9月7日,顶尖学术期刊《科学》杂志在其官网上在线发表了最新一批论文。其中,我们很高兴地看到一篇来自颜宁课题组的研究。值得一提的是,这是在过去的这个暑假里,颜宁课题组发表的第三篇《科学》长文(Research Article)。

 

6月28日在线发表:Structural basis for the recognition of Sonic Hedgehog byhuman Patched1

 

在这项研究中,颜宁课题组获得了人类Ptch1蛋白的冷冻电镜结构,分辨率达3.9 Å。此外,研究人员们也得到了Ptch1与Hh同源的Shh蛋白N段(ShhN)相结合下的复合体冷冻电镜结构,分辨率达3.6 Å。通过这些冷冻电镜结构,我们看清了Ptch1的12个跨膜结构域和两个细胞外结构域ECD1与ECD2。这两个细胞外结构域在ShhN接近时,会相互靠近,组成与ShhN的结合位点。这一识别机制也通过生化实验得到了证实。

▲ Ptch1单独或与ShhN结合时的结构(图片来源:《科学》)

  

此外,基于这些结构,研究人员们还通过生化分析,揭示了ShhN与Ptch1相互作用时,对于类固醇的依赖性。相比之下,那些无法结合类固醇的突变Ptch1蛋白与野生型相比,展现出了明显的构象重排。

  

这项研究揭示了人类Ptch1蛋白以及Ptch1蛋白-ShhN复合体的分子结构机制,让我们对这一重要信号通路的关键步骤有了更为直观的理解。

7月26日在线发表:Structural basis for the modulation of voltage-gated sodiumchannels by animal toxins

 

在7月26日刊登在《科学》杂志上的这项研究里,颜宁课题组利用冷冻电镜技术,获得了昆虫Nav通道与Dc1a结合时的复合体,以及Nav-Dc1a-TTX和Nav-Dc1a-STX复合体的冷冻电镜结构。

 

它们的分辨率分别为2.8 Å、2.6 Å、和3.2 Å。通过对Nav-Dc1a复合体结构进行分析,研究人员发现,Dc1a毒素同时与Nav通道的电压感应域(voltage sensing domain, VSD)和孔道结构域相结合来改变离子通道的构像。Dc1a和钠离子通道之间的复杂相互作用涉及到多个位于不同蛋白域的氨基酸。这些氨基酸的功能在随后的生化实验中也得到了确认。

 

   ▲ NavPaS与Dc1a的复合体结构(图片来源:《科学》)

  

对Nav-Dc1a-TTX和Nav-Dc1a-STX复合体结构的分析帮助发现了在Nav通道细胞膜外侧与TTX和STX发生相互作用的特定氨基酸位点,从而为TTX和STX阻断Nav通道的功能性研究提供了结构学上的解释。

 

9月6日在线发表:Structure of thehuman voltage-gated sodium channel Nav1.4 in complex with β1

 

9月6日,颜宁课题组的这项最新论文正式在线发表,这是关于电压门控钠离子通道(Nav)的研究。尽管Nav可能对许多人类疾病有着潜在影响,但几十年来的大量探索,依旧没有解析出任何来自人类的Nav通道结构,这也在很大程度上影响了我们对其作用机理的理解,限制了相应的新疗法开发。

 

人类Nav1.4-β1复合体的结构(图片来源:《科学》)

 

最年轻博导:旷野中寻找美之风景

 

 

“我特别了解自己。我喜欢做实验时的专注,我向往自由的人生,受不了公司里朝九晚五的生活。”29岁的颜宁学成后选择回到母校清华,在科学的旷野中寻找美之风景。

当是时,对膜蛋白研究已有一定贡献的她,俨然成为清华大学最年轻的教授,也是最年轻的女博导。

她带领着一个跟她一样有趣的团队,令世界听到了来自中国科研界的声音。2009年,其研究成果被美国《科学》杂志评选为年度十大科学进展;2010年,颜宁团队解析了大肠杆菌中岩藻糖转运蛋白FucP的晶体结构;2012年,成果再次入选《科学》年度十大科学进展;2014年,首次获得人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构;2015年,获得塞克勒国际生物物理奖、国际蛋白质学会青年科学家奖……

 

从外界看来,不爱接受媒体访问的她,仿佛只用“成果”说话。可对于她来说,成为团队指路人的她,渐渐地被赋予了新的身份。她不在只是一个向往自由自在、沉浸于“科研很酷”之中的学术女神。

对中国科学界怀有的使命感,令颜宁不满足、不止步于科学的捕获与发现。作为新生代科学家的代表,颜宁的热情、坦率,对科学的态度,深深影响着实验室里未来的科学新星。尽管她还是一副简单的、素面朝天的校园女生打扮;尽管她还是习惯于把车停成一种倾斜30°角的“特定”风格;尽管她还是喜欢高中时喜欢的歌手罗大佑、黄安。

“我有时在想,到底人是什么?不过是一个集成的化学反应器吧。那么新陈代谢后,我们留下了什么?每个人白驹过隙在世上不过百年,我们在世上走一圈,最终留下什么?”2016年7月1日,清华大学生命科学学院毕业典礼上,颜宁题为“勇敢地,做独一无二的自己”赢得了全场的掌声。

可以发现,颜宁在公开场合的“演讲”多了,思考、分享的命题也由“享受科研”,“科研不要太相信运气”到“关注女科学家”,再到“如何定义成功”以及“人生应当留下什么”……

她独具风格的博客,不间断地向同行、向学生、向学术新星提供发表文章、做科研、读文献、度过有意义人生的多种建议。她对学生们说,做事第一是不放弃,第二是尽最大的努力,这样才能看到最美的风景。

 

到顶尖学校做先生,是我的梦想

 

 

2017年是颜宁学术生涯的一个高峰期。这一年,她不仅攻克了长期的科研目标,还完成了一次身份转换,清华大学生命科学学院拜耳讲席教授变为普林斯顿大学分子生物学系雪莉·蒂尔曼终身讲席教授。这使颜宁再度成为新闻焦点,这次选择让她被纳入一个新的群体——“归海”一族,并且被解读为“负气出走”。

 

颜宁曾在美国普林斯顿大学求学

 

颜宁斥责网上那些关于她“负气归海”的猜想纯属无稽之谈。她有些激动地说:“普林斯顿是我的母校,回到普林斯顿任教,是我一直的理想!”这并非一时的托词。2007年回国以来,她曾不止一次地在微博和博客上表达对普林斯顿的思念之情,还专门写了一篇关于普林斯顿历史的文章。她情不自禁地称赞道:“普林斯顿太美了,又正好位于纽约和费城之间,生活也很方便,是个闹中取静、做学问的好地方。”

  

“清华对我的支持非常有力,令我毫无经费之忧。可以说,我在清华就跟公主一样。”这也是颜宁对网上“负气出走”一说感到气愤的原因。她解释说,清华对青年科研人员有专项支持计划,对于发表高影响因子论文也有一定的奖励,在各种支持下,她并不很需要去校外辛辛苦苦申请经费。

 

她不无感慨地说:“在(学校)这些无与伦比的软硬件支持下,我取得的科研成果甚至超过了自己回清华之初的预期。”因此,她也坦承,自己是幸运的。她之所以直到今天依然可以保有棱角,是因为在清华这座象牙塔内,她并没有经历过太大的挫折与困难。

 

曾有记者问:“亲爱的颜宁,你是清华大学终身讲席教授,也拥有中国乃至于世界学术界公认的学术地位,为什么还要折腾自己非要一切从头开始呢?我觉得这有点自讨苦吃。你如何回应外界的关注呢?”

  

颜宁回答说:“从2014年开始,不仅是我,有几位教授都传出新闻,说被美国顶尖大学,比如MIT聘过去做教授。对于我回普林斯顿任教,很多人有各种议论、猜测,甚至觉得这件事有一点悲情,认为我是被‘挤压’走的。其实真的不是。我去普林斯顿确实有点自讨苦吃,我在清华这个我最爱的母校待得太舒服了,害怕自己的才智不知不觉浪费了,想换一个环境重新挑战自己。

 

另一方面,改革开放以来,有大批的留学生出国,是做学生,现在终于看到了一批人被请回去,而且是到了顶尖的学校做先生。这是很多老一辈科学家的梦想。”

 

 

 

其实比起主流科学家,颜宁倒更像是“天真生产力”的代表。

 

极有个性而从未失去天真的颜宁代表了一类科学家的气质,「她在一定意义上说代表了一种中国的科学家可能过去尤其没有的多样性,因为有她,那么这一群人就变得更丰富了,而不是说从任何一个角度看都是清一色的。」

  

“我从没有想过科学界有没有圈子这个问题,如果真有,我也不混圈子。我很宅,时间都花在了实验室,业余时间就宅在家里上上网,追追剧,看看书。其实我是个网瘾少女。”颜宁这样描述自己。

      

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来源于:募格学术 本文来源:《中国新闻周刊》记者/钱炜  公众号:学术经纬  新华每日电讯  转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来源。

 

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