獲2021年諾獎(jiǎng)的蛋白，結(jié)構(gòu)由中國學(xué)者率先解析
獲2021年諾獎(jiǎng)的蛋白，結(jié)構(gòu)由中國學(xué)者率先解析
“我每年講課講到他們都會(huì)說他們?cè)缤硪弥Z獎(jiǎng)。”一接通電話，清華大學(xué)生命科學(xué)院教授楊茂君就告訴科技日?qǐng)?bào)記者，諾獎(jiǎng)?lì)C給他們實(shí)至名歸。
10月4日，2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給戴維·朱利葉斯和阿登·帕塔普蒂安，以表彰他們?cè)谌祟惛兄弁春蜏囟葯C(jī)制方面的突出貢獻(xiàn)。
可能有人會(huì)在心里嘀咕：“這位教授等人家獲獎(jiǎng)了才說，是不是馬后炮。”
別急，先來看一篇學(xué)術(shù)論文。相關(guān)報(bào)道顯示：清華大學(xué)楊茂君與合作者成功解析了機(jī)械力敏感非選擇性陽離子通道蛋白Piezo的三維結(jié)構(gòu)，研究成果2015年發(fā)表于世界頂級(jí)期刊《自然》雜志，這是Piezo蛋白的結(jié)構(gòu)首獲解析。
今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)就與Piezo蛋白相關(guān)。阿登·帕塔普蒂安在人類幾百個(gè)細(xì)胞膜表面蛋白基因中找到了壓力感應(yīng)基因，并發(fā)現(xiàn)了它編碼的離子通道蛋白Piezo。這一發(fā)現(xiàn)結(jié)束了人類對(duì)于“觸覺究竟是怎么來的”的認(rèn)知蒙昧狀態(tài)，并引領(lǐng)了后續(xù)大量的相關(guān)研究。與阿登·帕塔普蒂安一樣，戴維·朱利葉斯的研究回答了人體怎樣感覺到熱與冷，是什么信號(hào)傳遞給了神經(jīng)系統(tǒng)，讓大腦知道。
探究人體之謎，是生命科學(xué)的使命。諾貝爾獎(jiǎng)得主們作為開拓者，開拓出一片新知領(lǐng)地，孜孜求索的科學(xué)家們持續(xù)跟進(jìn)、豐富研究，共同揭開人體的未解之謎。
作為從事結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的科學(xué)家，楊茂君團(tuán)隊(duì)持續(xù)跟蹤生命體內(nèi)的蛋白質(zhì)，想盡辦法獲得蛋白，進(jìn)行解析。
人體內(nèi)的蛋白有很多，哪些才是值得花大力氣解析的呢？
或者，問得更直白一些：如何才能解析一種能夠獲得諾貝爾獎(jiǎng)的蛋白的結(jié)構(gòu)？
“諾貝爾獎(jiǎng)一直是奔著生命最本質(zhì)的東西去的。”楊茂君說，1988年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)已經(jīng)頒給了捕光復(fù)合物揭示視覺機(jī)制，而今年得獎(jiǎng)的成果與味覺和觸覺相關(guān)，未來聽覺和人類意識(shí)產(chǎn)生的機(jī)制也應(yīng)該會(huì)獲獎(jiǎng)。
憑著對(duì)諾獎(jiǎng)追蹤生命本質(zhì)的判斷，很多團(tuán)隊(duì)開始針對(duì)這兩種諾獎(jiǎng)級(jí)別的新發(fā)現(xiàn)的機(jī)制(TRP、Piezo)發(fā)力。
楊茂君回憶，他們團(tuán)隊(duì)最先做的是TRP離子通道，但后來被其他團(tuán)隊(duì)超越了。
“2012年，我們實(shí)驗(yàn)室的蓋景鵬同學(xué)(今年剛剛加入上海科技大學(xué)建立獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室)就克隆了20幾種TRP離子通道，分別表達(dá)、純化、長晶體(注：晶體衍射法解析蛋白結(jié)構(gòu)需要先獲得足夠的蛋白質(zhì)晶體)，卻沒有一個(gè)長出晶體。”楊茂君說，結(jié)果另一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)用單顆粒冷凍電鏡解析了出來。
“在他們文章出來第二天我們就把這些課題全部停掉了，轉(zhuǎn)頭重點(diǎn)做Piezo。”楊茂君說，做研究不能跟跑，而是要做別人做不了的。
“Piezo很難做，因?yàn)槟芨惺軌毫π盘?hào)，所以搖瓶培養(yǎng)行不通，會(huì)讓細(xì)胞一直感受到力，活不下來。”楊茂君說，但蓋景鵬肯吃苦，又肯想辦法，愣是在平板上培養(yǎng)細(xì)胞，收獲了足量的蛋白用于冷凍電鏡解析。
上千盤培養(yǎng)皿上培養(yǎng)的細(xì)胞，只收獲到很少量的Piezo蛋白。
這也是為什么這一蛋白在被發(fā)現(xiàn)很久后，其結(jié)構(gòu)仍遲遲無法破解的原因之一。一個(gè)很明顯的例子是，楊茂君實(shí)驗(yàn)室在2015首次發(fā)表了Piezo1結(jié)構(gòu)的3—4年后，其他研究組才用他們開發(fā)出來的研究方法純化得到蛋白，并將其分辨率提高到原子分辨率水平，發(fā)表了多篇頂級(jí)論文。
采訪過程中，楊茂君多次提到自己的學(xué)生，他一再表示，很多研究之所以能夠有成果，是由于研究者肯踏踏實(shí)實(shí)坐下來，從微末做起、不辭辛苦，最終為人類的認(rèn)知范圍開疆拓土。
