秦燕從一名關(guān)注試管中微觀世界的分子學(xué)家變成了一個(gè)各方面都要關(guān)注的生理學(xué)家。除了科研以外，養(yǎng)老鼠、作解剖也成了她的“家常便飯”。

■本報(bào)記者 馮麗妃 實(shí)習(xí)生 張孟梟

近日，記者走進(jìn)了中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所（以下簡(jiǎn)稱生物物理所）核酸生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蛋白質(zhì)“翻譯工廠”——核糖體的儲(chǔ)藏室。這間儲(chǔ)藏室約六七平方米，別看它面積不大，卻是向很多中科院內(nèi)外的研究單位輸送研究所需的核糖體的“種子”基地。

“每個(gè)核糖體都由兩個(gè)亞基組成，它們就像兩個(gè)扣在一起的‘窩頭’?！睂?shí)驗(yàn)室主任秦燕在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)解釋說(shuō)。這里是國(guó)內(nèi)第一個(gè)專門制作和研究這個(gè)“窩頭”的地方。

核糖體就像生命化學(xué)工廠中的“工程師”，它可以翻譯出DNA所攜帶的密碼，進(jìn)而產(chǎn)生各種蛋白質(zhì)，控制人體內(nèi)不同化學(xué)過(guò)程，使生命體得以運(yùn)行。

然而，核糖體究竟如何沿信使核糖核酸（mRNA）移動(dòng)并實(shí)現(xiàn)上述功能？這是當(dāng)前各國(guó)核糖體專家研究的焦點(diǎn)，也是秦燕課題組多年來(lái)攻關(guān)的對(duì)象。

“大牛”也跟風(fēng)

近日，國(guó)際分子生物學(xué)雜志《自然—結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》在線發(fā)表了秦燕團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)題為《EF-G通過(guò)打開解碼中心催化核糖體的轉(zhuǎn)運(yùn)》的研究成果，文章揭示了核糖體在蛋白翻譯過(guò)程中移動(dòng)的分子機(jī)理。研究成果對(duì)揭秘所有生物的蛋白質(zhì)生產(chǎn)過(guò)程具有重要意義，還在應(yīng)用方面研究為新型抗生素的研發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。

核糖體要沿著mRNA不斷移動(dòng)，才能完成蛋白質(zhì)的生產(chǎn)。然而，核糖體在mRNA上的移動(dòng)過(guò)程非常復(fù)雜，根據(jù)物種的不同，可以有數(shù)十甚至上百個(gè)蛋白、核酸分子參與這些過(guò)程?！岸?，核糖體分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量達(dá)到兩百多萬(wàn)乃至四五百萬(wàn)個(gè)，而且結(jié)構(gòu)非常不穩(wěn)定，極易降解和折疊?！鼻匮嗾f(shuō)，為此相關(guān)研究一直是科學(xué)上的難點(diǎn)。

直到2009年，3位科學(xué)家文卡特拉曼·拉馬克里希南、托馬斯·施泰茨和阿達(dá)·約納特才因?yàn)椤皩?duì)核糖體的結(jié)構(gòu)和功能的研究”而獲得了當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。然而，彼時(shí)核糖體究竟如何移動(dòng)實(shí)現(xiàn)翻譯基因的功能對(duì)人們而言卻仍然是個(gè)謎。

此后，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，有兩個(gè)蛋白因子在此過(guò)程中發(fā)揮主要作用，一個(gè)是讓核糖體往前邁步的因子EF-G，一個(gè)是讓其后退的因子EF4。而EF4蛋白因子就是秦燕在德國(guó)馬普所讀博士期間發(fā)現(xiàn)和鑒定的，相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際著名期刊《細(xì)胞》上，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)得到了3位諾獎(jiǎng)得主的高度認(rèn)可。

在秦燕作完EF4相關(guān)功能研究之后，托馬斯·施泰茨隨后對(duì)該因子進(jìn)行了結(jié)構(gòu)研究。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，這項(xiàng)研究有助于揭示核糖體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的明確的分子機(jī)制，對(duì)認(rèn)清與人類健康密切相關(guān)的多種疾病的致病機(jī)理及找出有效的治療方法具有重要意義。

從“小米加步槍”開始

2006年，秦燕博士后出站后回國(guó)，并在生物物理所扎根立業(yè)。在該所支持下，她獲得建設(shè)國(guó)內(nèi)首個(gè)核糖體功能研究平臺(tái)的經(jīng)費(fèi)。

然而，由于此前國(guó)內(nèi)尚無(wú)任何核糖體相關(guān)研究，一切都要從頭開始。初回生物物理所的那兩年，她的研究設(shè)備被很多同事稱作“小米加步槍”?！安还苁恰笈凇€是‘小米加步槍’，作出成果才是最重要的?！鼻匮嗾f(shuō)。

沒(méi)有設(shè)備，她就與工程師反復(fù)磋商并動(dòng)手自制，他們甚至完成了提取核糖體所需的密度梯度超速分離制備儀等核心儀器。缺少人手，秦燕就手把手帶著工作人員和學(xué)生一起做。她與課題組不斷摸索，在2009年完成歸國(guó)后的首篇研究成果。

而今，回國(guó)8年來(lái)，秦燕已負(fù)責(zé)或參與支持過(guò)4個(gè)蛋白質(zhì)計(jì)劃課題或“973”項(xiàng)目，在國(guó)際核心期刊上發(fā)表了10多篇相關(guān)文章，她所帶領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)室今年也被評(píng)為中科院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外合作研究也日益拓展。她帶領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)室向很多國(guó)內(nèi)研究單位提供核糖體制備，而國(guó)際上也有越來(lái)越多的機(jī)構(gòu)尋求合作，邀請(qǐng)他們作報(bào)告。

談起當(dāng)下，秦燕表示，最大的困難還是來(lái)自于經(jīng)費(fèi)方面的壓力?！敖?jīng)費(fèi)和人員是一體的，由于經(jīng)費(fèi)有限，加上科研人員的流動(dòng)性，實(shí)驗(yàn)室人才隊(duì)伍的長(zhǎng)期穩(wěn)定建設(shè)和發(fā)展有一定困難。”

轉(zhuǎn)化應(yīng)用是夢(mèng)想

如今，秦燕的目標(biāo)是把相關(guān)研究和應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)。為了研究出EF4對(duì)人體和哺乳動(dòng)物等生命體的影響，她帶領(lǐng)課題組與醫(yī)院合作，通過(guò)對(duì)上百例癌癥患者的臨床研究發(fā)現(xiàn)，該因子和癌癥發(fā)病率呈正相關(guān)。同時(shí)，她們用實(shí)驗(yàn)鼠研究也發(fā)現(xiàn)，該因子與雄性生殖能力有重要關(guān)系。

目前，她與課題組還在進(jìn)行相關(guān)量化研究?！皺C(jī)體收到刺激后，蛋白的表達(dá)量會(huì)有變化。如果EF4受刺激后上調(diào)，就會(huì)產(chǎn)生原癌，或使癌癥加劇。我們希望通過(guò)病理組織切片，觀察病情和與EF4量變之間的關(guān)系?！鼻匮嗾f(shuō)，她希望可以通過(guò)進(jìn)一步研究為利用基因修改技術(shù)治療相關(guān)病癥做一些鋪墊工作。

當(dāng)前，隨著實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展，秦燕課題組對(duì)EFG與EF4兩個(gè)核糖體催化因子的功能性研究也逐漸深入，越來(lái)越呈現(xiàn)出綜合性，相關(guān)研究從一開始的單純對(duì)蛋白分子的研究發(fā)展到生理病理方面的研究以及健康衛(wèi)生方面的應(yīng)用研究。

為此，秦燕也從一名關(guān)注試管中微觀世界的分子學(xué)家變成了一個(gè)各方面都要關(guān)注的生理學(xué)家。除了科研以外，養(yǎng)老鼠、作解剖也成了她的“家常便飯”?！氨緛?lái)只用考慮米和面，現(xiàn)在就相當(dāng)于變成廚師了?！鼻匮嘈ΨQ。不過(guò)在她看來(lái)，從生化研究到生理研究，再到臨床病理研究，每次跳躍都是打開新思路的成長(zhǎng)過(guò)程。

而今，她依然在這條路上追逐夢(mèng)想。