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有梦想才有辉煌:颜宁研究团队成功背后的故事

作者: 布谷信息 发布时间: 2020年10月02日 08:48:26


 
有梦想才有辉煌:颜宁研究团队成功背后的故事  
 

葡萄糖,地球生物最重要的能量来源。它,究竟如何进入细胞?100多年来,多少科学家为之着迷。

6月5日,英国《自然》杂志揭开了这个源自生命内部的奥秘:由37岁的中国科学家、清华大学医学院教授颜宁率领的80后、90后年轻团队首次成功解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构和工作机理。

“要针对人类疾病开发药物,获得人源转运蛋白至关重要,因此,这是一项伟大的成就。”2012年诺贝尔化学奖得主布莱恩·克比尔卡为之惊叹。

“学术界对于GLUT1的结构研究已有半个世纪之久,而颜宁在世界上第一个获得了GLUT1的晶体结构!从某种程度上说,她战胜了过去50年从事其结构研究的所有科学家。”美国科学院院士、加州大学洛杉矶分校教授罗纳德·魁百克说。

这一次,中国科学家的确打败了数十年来全世界为之苦苦鏖战的顶尖科学家。而在这场历经百年的科研比拼中,创造奇迹的,是一支主干力量完全“本土化”的年轻团队——70后的导师颜宁,80后的博士后邓东,90后的博士二年级学生徐超、吴建平,以及四年级本科生孙鹏程。

做科研,就要有股“死磕”精神

2014年1月17日,颜宁和她的每一个团队成员都没想到,成功的欢欣来得如此之快。

傍晚5点多,颜宁坐在办公室里,紧张地等待着实验数据的收集结果。5个多小时过去了,她给学生邓东打了一个电话。“还在处理数据。”邓东回答,他也从计算室里走了出来,紧张的心情让他觉得,即使一分钟的等待,也仿佛过去了半个世纪。

5分钟后,大约晚上10点半。“哇!”当打开电脑软件查看数据结果时,在场的所有同学不由得大声欢呼。邓东已然抑制不住自己的情绪,激动地跑到导师颜宁的办公室。此时的颜宁,平静地看着邓东,一句话也没说。数据结果一锤定音,这项成果的历史意义,此时无法用言语表达。

在经历两年多的集中研究、近半年的全力攻关后,颜宁研究团队终于攻占了又一个生命科学研究高地——成功解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构和工作机理,在人类理解和治疗癌症与糖尿病的征程中迈出了关键的一步。

这是过去几十年间,美国、日本、德国、英国等国的诸多世界顶尖实验室都曾经或正在为此全力攻关,但始终未能成功解决的难题。

“葡萄糖是生物已知最重要、最基本的能量来源,它代谢的第一步就是进入细胞。但亲水的葡萄糖溶于水、疏水的细胞膜就像一层油,葡萄糖自身无法穿过细胞膜进入到细胞内发挥作用。镶嵌于细胞膜上的转运蛋白,如同在细胞膜上开了一扇一扇的门,将葡萄糖从细胞外转运到细胞内。而GLUT1就是大脑、神经系统、肌肉等组织器官中最重要的葡萄糖转运蛋白。”正是重要膜转运蛋白的功能机理的重要意义,让2007年刚回清华大学执教的颜宁“痛下决心”,“死磕”这个世界科学家几十年来追求的至高目标。

研究转运蛋白的机理,最重要的一点就是让它乖乖结晶后给其拍照,再将不同构象的分子照片连续起来,组成分子电影。但转运蛋白高度动态的内在性质却让以往众多科学家饱尝失败的滋味。

颜宁决定反向思维。她发现,要想让GLUT1结晶,第一是让它的动态慢一点、再慢一点、老态龙钟一点,这样就可以截获其中一个状态了;第二是在低温下让分子运动降低后再结晶。

历经几百次的实验,2014年1月12日,他们终于在一种结晶条件下生长出了几颗非常小的晶体,实验室开始24小时不间断实验,向最后的胜利发起冲击;1月15日,累极了的邓东发现了一颗非常满意的晶体;1月17日,在上海同步辐射中心的数据收集证明,不仅仅是那1颗满意的晶体,他们后来准备的很多晶体都收集到完整的数据,经过快速的数据处理:他们成功了!

在收集数据之后,颜宁实验团队进行结构解析,并将这一成果投向了《自然》杂志。5月18日,该成果在《自然》杂志在线发表后,立即引起世界科学界的关注,充分肯定这是一项“具有里程碑意义”的重大科学成就。

面对世界科学家无从下手的实验,颜宁研究团队用“死磕”精神和严密逻辑收获了科学研究上的完美胜利。

追寻科学梦,一支年轻的“本土”团队

“今天,与一堆学生约好唱卡拉OK,我忙完手头事情赶过去的时候,却没人;打电话,都说喝醉了,撤了。我笑骂几句,竟然敢放我鸽子,但完全理解。我知道,邓东太不容易,背负了各种压力,太多期望,我以他为傲!”5月20日,颜宁的一篇日志,记录下了实验成功后团队成员难得的一次放松。