【砥礪奮進的五年 圓夢中國人系列報道】
未來網北京(www.k618.cn)9月10日電(記者 賀卓輝)“我和團隊所從事的是結構生物學研究,也是一項基礎領域研究,今天可以得到這一大獎是因為國家過去十多年對基礎研究的連續投入,不然是萬萬沒有可能的。”在近日的一次頒獎典禮上,清華大學副教授、中科院院士施一公通過電話連線表達了獲獎後的感受。
9日下午,有“中國版諾貝爾獎”之稱的第二屆“未來科學大獎”在北京揭曉。清華大學教授、結構生物學家施一公,中國科學技術大學教授、量子通信衛星“墨子號”首席科學家潘建偉,北京大學國際數學研究中心教授許晨陽分別獲得“生命科學獎”“物質科學獎”和“數學與計算機科學獎”,獎金各為100萬美元。
施一公的獲獎評語:表彰他在解析真核信使RNA剪接體這一關鍵複合物的結構,揭示活性部位及分子層面機理的重大貢獻。
施一公主要運用生化和生物物理的手段研究細胞調亡的分子機制、重要膜蛋白以及細胞內生物大分子機器的結構與功能。
“我有一個非常拼命努力又非常有創新能力的團隊,這個大獎雖然是頒給我本人的,但卻是對我的團隊和課題組的獎勵。”施一公表示。
首次呈現“剪接體”結構 樹生命科學領域裡程碑
施一公獲獎的“剪接體”研究成果於2015年8月23日公佈。
8月21日,施一公團隊在世界頂級期刊《科學》(Science)以及期刊在線同時發表了兩篇研究長文,《3.6埃的酵母剪接體結構》和《前體信使RNA剪接的結構基礎》。
這兩篇關於“剪接體”的文章,被譽為是生命科學領域裡程碑式的巨大發現。其成就在於,讓人類第一次更清楚地“看見”剪接體的結構和它的工作過程。其意義在於,為開發治療老年痴呆等疾病的高效藥奠定基礎。
這項研究是施一公的4人團隊,6年潛心研究後的成果。
很多人對“剪接體”不瞭解,卻常常聽起老年痴呆、慢性淋巴細胞性白血病、脊髓型肌肉萎縮症等疾病。
“剪接體”與諸多疾病的關係,還要從“中心法則”說起。
不管是植物還是人類,自然界所有真核細胞的基因表達都遵循著從DNA到RNA再到蛋白質的中心法則。
這個過程中,第一步叫轉錄、第二步為剪接,第三步為翻譯。蛋白質是構成生命的基本元素,但DNA並不直接製造蛋白質,這就需要DNA“寫一封信”給核糖體,告訴它怎麼製造蛋白質,這封“信”的名字就叫“初始信使RNA”,剪接體拿到之後,將其修改成“成熟信使RNA”,而後再交給核糖體,核糖體就按照這封修改過的“信”製造蛋白質。
“剪接體的工作是中心法則中的關鍵環節。”施一公介紹說,在DNA上,起到“合成蛋白質”作用的編碼部分與非編碼部分是間隔交錯的,只有通過剪接體把不需要的部分去除,把編碼部分拼接,生成成熟信使RNA,才能進一步翻譯蛋白質。
施一公資料圖,圖片源自清華大學。
然而,這個重要環節卻常常出錯,引發諸多疾病。
資料顯示,人類35%的遺傳紊亂與剪接體直接相關,諸多疾病也由此而生,例如老年痴呆、慢性淋巴細胞性白血病、脊髓型肌肉萎縮症等。
自1997年“剪接現象”首次被發現至今,剪接體的原子結構解析,成為世界頂級實驗室的攻堅對象,終因其複雜性、難度巨大,無法突破。
也就是說,20年間沒人看見過剪接體的模樣,在結構決定功能的生命科學世界裡,這就很難解釋它的發病機理,藥物研究更是無從談起。
施一公團隊首次呈現出了接近原子尺度的剪接體三維結構,以及它進行剪接的工作機理。
“這項研究成果的意義,很可能超過我過去25年科研生涯中所有研究成果的總和。” 施一公說。
揭示細胞凋亡機理 研發抗癌新藥
每一次獲獎,只是施一公科研生涯中的又一個光環而已。
北京時間2014年3月31日晚11點,當地時間下午5點,在斯德哥爾摩音樂廳舉行的瑞典皇家科學院年會的頒獎典禮上,施一公榮獲2014年愛明諾夫獎。
施一公教授成為愛明諾夫獎自1979年設立35年以來的第46位得主,同時也是首位獲得該獎的中國科學家。
愛明諾夫獎是由瑞典皇家學院於1979年設立頒發的國際獎項,用以獎勵世界範圍內在晶體學領域做出重大貢獻的科學家,每年頒發給不超過3名科學家,個別年度空缺。施一公教授是2014年愛明諾夫獎的唯一獲獎人。
施一公(右二)與團隊成員討論文章細節(資料照片)。新華社發
“這個獎是很難得的。瑞典皇家科學院今年表彰的是施一公在細胞凋亡結構生物學方面的工作。諾貝爾化學獎每三年就會有一次給結構生物學的工作,這個獎跟諾貝爾獎很接近。”北京大學生命科學學院饒毅教授表示,該獎項意義重大。
瑞典國王卡爾十六世古斯塔夫為施一公頒獎,獎勵他過去15年運用X-射線晶體學在細胞凋亡研究領域做出的傑出貢獻。
在結構生物學領域,細胞凋亡又稱為程序性細胞死亡,與細胞分裂、分化等過程共同協同保證機體的健康和穩定。細胞凋亡的異常是癌症發生的重要指標之一。
揭示細胞凋亡的分子機理不僅可以加深對這一基本生命過程的瞭解,還能夠為開發新型抗癌藥物提供重要靶點和線索。
施一公曾經用通俗易懂的文字來描述過這一研究成果:我們用最細微的方法,把細胞裡的每個蛋白分子看得清清楚楚的時候,你自然把這個細胞如何抵禦凋亡也就瞭解清楚了,通過這樣的研究,就可以瞭解怎麼樣讓細胞重新再激活凋亡途徑。
關注人才教育 立志培養世界最傑出科學家
作為國家首批“千人計劃”的一員,施一公身負重任。回國至今,已經累計以清華大學為第一單位發表頂級論文近60篇。
2017年2月20日,科技部發布2016年度中國科學十大進展,清華大學生命科學學院施一公實驗室的成果赫然在列。
今年9月2日,首屆19名西湖高等研究院-復旦大學“跨學科聯合培養攻讀博士學位研究生”項目錄取的學生正式入學典禮舉行。
西湖高等研究院院長施一公在開學典禮上表示,歷史上曾經有黃埔一期,今天有了西湖一期!這19位學生不僅僅是西湖大學首批學生,也是中國歷史上第一批主要由民辦高校培養的博士研究生。
施一公(右一)在實驗室指導團隊成員(資料照片)。新華社發
對於優秀高中生出國留學逐漸增多,施一公在今年“兩會”上建議,這些人才流失,對國家是一種損失。而在他的印象中,大約15年、20年以前主要是學習成績一般、家境好的孩子出國。
針對智力流失的現象,施一公建議國家做出一種應對。他建議,相比之下,現在公辦教育做得很好,民辦教育發展空間很大。我希望,對民辦教育給予更多的支持,作為對公辦院校的補充。我希望用這樣的辦法,留住更多的優秀人才。
今年1月,國務院總理李克強主持召開座談會,施一公在發言中提議,“2008年,王小凡、饒毅和我三人聯合其他57人給溫總理提議給研究生提高津貼,得到批准。一晃9年過去了。這次考慮到物價等因素,應該再次提高研究生補助金了”。
“你問我最初回國最想做什麼,我想教書育人。”這是10年前,施一公回國執教後的回答,如今的他,經常會出現在清華大學實驗室和教學樓,堅持日常教學工作,包括給本科生上基礎課。
2016年12月,施一公領銜成立浙江西湖高等研究院,成立大會上他說出了自己的願景:這裡,將擁有世界上最傑出的一批科學家,培養最優秀的青年人才,從事最尖端的基礎和應用研究,探索適合中國國情的科研教育體制機制,為中國的高科技可持續發展提供強大的引擎和支撐,為世界文明做出無愧於中華民族的貢獻。