【砥砺奋进的五年 圆梦中国人系列报道】
未来网北京(www.k618.cn)9月10日电(记者 贺卓辉)“我和团队所从事的是结构生物学研究,也是一项基础领域研究,今天可以得到这一大奖是因为国家过去十多年对基础研究的连续投入,不然是万万没有可能的。”在近日的一次颁奖典礼上,清华大学副教授、中科院院士施一公通过电话连线表达了获奖后的感受。
9日下午,有“中国版诺贝尔奖”之称的第二届“未来科学大奖”在北京揭晓。清华大学教授、结构生物学家施一公,中国科学技术大学教授、量子通信卫星“墨子号”首席科学家潘建伟,北京大学国际数学研究中心教授许晨阳分别获得“生命科学奖”“物质科学奖”和“数学与计算机科学奖”,奖金各为100万美元。
施一公的获奖评语:表彰他在解析真核信使RNA剪接体这一关键复合物的结构,揭示活性部位及分子层面机理的重大贡献。
施一公主要运用生化和生物物理的手段研究细胞调亡的分子机制、重要膜蛋白以及细胞内生物大分子机器的结构与功能。
“我有一个非常拼命努力又非常有创新能力的团队,这个大奖虽然是颁给我本人的,但却是对我的团队和课题组的奖励。”施一公表示。
首次呈现“剪接体”结构 树生命科学领域里程碑
施一公获奖的“剪接体”研究成果于2015年8月23日公布。
8月21日,施一公团队在世界顶级期刊《科学》(Science)以及期刊在线同时发表了两篇研究长文,《3.6埃的酵母剪接体结构》和《前体信使RNA剪接的结构基础》。
这两篇关于“剪接体”的文章,被誉为是生命科学领域里程碑式的巨大发现。其成就在于,让人类第一次更清楚地“看见”剪接体的结构和它的工作过程。其意义在于,为开发治疗老年痴呆等疾病的高效药奠定基础。
这项研究是施一公的4人团队,6年潜心研究后的成果。
很多人对“剪接体”不了解,却常常听起老年痴呆、慢性淋巴细胞性白血病、脊髓型肌肉萎缩症等疾病。
“剪接体”与诸多疾病的关系,还要从“中心法则”说起。
不管是植物还是人类,自然界所有真核细胞的基因表达都遵循着从DNA到RNA再到蛋白质的中心法则。
这个过程中,第一步叫转录、第二步为剪接,第三步为翻译。蛋白质是构成生命的基本元素,但DNA并不直接制造蛋白质,这就需要DNA“写一封信”给核糖体,告诉它怎么制造蛋白质,这封“信”的名字就叫“初始信使RNA”,剪接体拿到之后,将其修改成“成熟信使RNA”,而后再交给核糖体,核糖体就按照这封修改过的“信”制造蛋白质。
“剪接体的工作是中心法则中的关键环节。”施一公介绍说,在DNA上,起到“合成蛋白质”作用的编码部分与非编码部分是间隔交错的,只有通过剪接体把不需要的部分去除,把编码部分拼接,生成成熟信使RNA,才能进一步翻译蛋白质。
施一公资料图,图片源自清华大学。
然而,这个重要环节却常常出错,引发诸多疾病。
资料显示,人类35%的遗传紊乱与剪接体直接相关,诸多疾病也由此而生,例如老年痴呆、慢性淋巴细胞性白血病、脊髓型肌肉萎缩症等。
自1997年“剪接现象”首次被发现至今,剪接体的原子结构解析,成为世界顶级实验室的攻坚对象,终因其复杂性、难度巨大,无法突破。
也就是说,20年间没人看见过剪接体的模样,在结构决定功能的生命科学世界里,这就很难解释它的发病机理,药物研究更是无从谈起。
施一公团队首次呈现出了接近原子尺度的剪接体三维结构,以及它进行剪接的工作机理。
“这项研究成果的意义,很可能超过我过去25年科研生涯中所有研究成果的总和。” 施一公说。
揭示细胞凋亡机理 研发抗癌新药
每一次获奖,只是施一公科研生涯中的又一个光环而已。
北京时间2014年3月31日晚11点,当地时间下午5点,在斯德哥尔摩音乐厅举行的瑞典皇家科学院年会的颁奖典礼上,施一公荣获2014年爱明诺夫奖。
施一公教授成为爱明诺夫奖自1979年设立35年以来的第46位得主,同时也是首位获得该奖的中国科学家。
爱明诺夫奖是由瑞典皇家学院于1979年设立颁发的国际奖项,用以奖励世界范围内在晶体学领域做出重大贡献的科学家,每年颁发给不超过3名科学家,个别年度空缺。施一公教授是2014年爱明诺夫奖的唯一获奖人。
施一公(右二)与团队成员讨论文章细节(资料照片)。新华社发
“这个奖是很难得的。瑞典皇家科学院今年表彰的是施一公在细胞凋亡结构生物学方面的工作。诺贝尔化学奖每三年就会有一次给结构生物学的工作,这个奖跟诺贝尔奖很接近。”北京大学生命科学学院饶毅教授表示,该奖项意义重大。
瑞典国王卡尔十六世古斯塔夫为施一公颁奖,奖励他过去15年运用X-射线晶体学在细胞凋亡研究领域做出的杰出贡献。
在结构生物学领域,细胞凋亡又称为程序性细胞死亡,与细胞分裂、分化等过程共同协同保证机体的健康和稳定。细胞凋亡的异常是癌症发生的重要指标之一。
揭示细胞凋亡的分子机理不仅可以加深对这一基本生命过程的了解,还能够为开发新型抗癌药物提供重要靶点和线索。
施一公曾经用通俗易懂的文字来描述过这一研究成果:我们用最细微的方法,把细胞里的每个蛋白分子看得清清楚楚的时候,你自然把这个细胞如何抵御凋亡也就了解清楚了,通过这样的研究,就可以了解怎么样让细胞重新再激活凋亡途径。
关注人才教育 立志培养世界最杰出科学家
作为国家首批“千人计划”的一员,施一公身负重任。回国至今,已经累计以清华大学为第一单位发表顶级论文近60篇。
2017年2月20日,科技部发布2016年度中国科学十大进展,清华大学生命科学学院施一公实验室的成果赫然在列。
今年9月2日,首届19名西湖高等研究院-复旦大学“跨学科联合培养攻读博士学位研究生”项目录取的学生正式入学典礼举行。
西湖高等研究院院长施一公在开学典礼上表示,历史上曾经有黄埔一期,今天有了西湖一期!这19位学生不仅仅是西湖大学首批学生,也是中国历史上第一批主要由民办高校培养的博士研究生。
施一公(右一)在实验室指导团队成员(资料照片)。新华社发
对于优秀高中生出国留学逐渐增多,施一公在今年“两会”上建议,这些人才流失,对国家是一种损失。而在他的印象中,大约15年、20年以前主要是学习成绩一般、家境好的孩子出国。
针对智力流失的现象,施一公建议国家做出一种应对。他建议,相比之下,现在公办教育做得很好,民办教育发展空间很大。我希望,对民办教育给予更多的支持,作为对公办院校的补充。我希望用这样的办法,留住更多的优秀人才。
今年1月,国务院总理李克强主持召开座谈会,施一公在发言中提议,“2008年,王小凡、饶毅和我三人联合其他57人给温总理提议给研究生提高津贴,得到批准。一晃9年过去了。这次考虑到物价等因素,应该再次提高研究生补助金了”。
“你问我最初回国最想做什么,我想教书育人。”这是10年前,施一公回国执教后的回答,如今的他,经常会出现在清华大学实验室和教学楼,坚持日常教学工作,包括给本科生上基础课。
2016年12月,施一公领衔成立浙江西湖高等研究院,成立大会上他说出了自己的愿景:这里,将拥有世界上最杰出的一批科学家,培养最优秀的青年人才,从事最尖端的基础和应用研究,探索适合中国国情的科研教育体制机制,为中国的高科技可持续发展提供强大的引擎和支撑,为世界文明做出无愧于中华民族的贡献。
