來源:清華大學、西湖大學、人民日報
剛30 歲出頭,萬蕊雪就爲攻克 " 結構生物學的終極挑戰 "——剪接體三維結構解析及工作機理作出了重要貢獻。
2013 年,她從中山大學海洋學院海洋生物資源與環境專業畢業,獲學士學位,後直博清華大學醫學院;2013 至 2018 年在清華大學醫學院生物學專業攻讀博士學位,随後在清華大學醫學院及結構生物學高精尖創新中心從事博士後研究。曾入選 2016 年度 " 未來女科學家計劃 "、獲 2018 年度 Science & SciLifeLab 國際青年科學家獎、2018 年瑞士喬諾法(Dimitris N. Chorafas Prize)青年研究獎、2020 年亞太地區蛋白質學會首屆青年科學家獎等;前不久,她又榮獲第十七屆中國青年科技獎。
人物簡介
萬蕊雪,清華大學醫學院 2013 級博士,西湖大學實驗室主任、生命科學學院特聘研究員、博士生導師。以第一作者、通訊作者身份在Science、Cell等期刊發表論文13 篇。爲解析剪接體三維結構、揭示 RNA(核糖核酸)剪接過程的分子機理作出了重要貢獻。
迎接 " 結構生物學的終極挑戰 "
萬蕊雪依然清楚記得,2013 年春節一過,她就從廣州中山大學趕到北京,到結構生物學家、清華大學生命學院教授施一公的實驗室做畢業設計,離自己的夢想又近了一步——少年時代,萬蕊雪就曾立下志願:長大後當一名科學家,通過自己的研究去幫助更多的人。
進入施一公實驗室後,在師姐周麗君的指導下,虛心好學的萬蕊雪進步明顯。她很快養成了良好的邏輯思維訓練能力,能有條不紊地安排實驗,實驗技巧也日益娴熟。開組會時,她對實驗設計、結果分析等提出的意見、建議,讓老師和同學們紛紛稱贊。盡管日以繼夜、早出晚歸,她不僅沒有覺得苦,反而感覺很開心。
萬蕊雪在做聚合酶鏈式反應實驗
2013 年秋季學期開學後,萬蕊雪正式成爲施一公的直博研究生。在老師的指導下,她緻力于結構生物學領域的剪接體研究。
所謂結構生物學,就是用晶體衍射、核磁共振波譜學、冷凍電鏡技術等物理學方法,輔之以生物化學和分子生物學方法,從分子乃至原子分辨率的水平上揭示細胞内的蛋白質、核酸、多糖等生物大分子的三維結構,進而探究其功能和工作機理。
生命科學領域有一個著名的 " 中心法則 ",描述存儲在 DNA(脫氧核糖核酸)裏的遺傳信息轉化爲具有各種結構、執行不同功能的蛋白質的過程。這個過程是遺傳信息的表達、傳遞過程,也是生命體中最重要的活動。植物、動物、人等有細胞核的生物,其遺傳信息傳遞過程可分爲三步:第一步是轉錄,即遺傳信息從 DNA 傳遞到 pre-mRNA(前體信使核糖核酸);第二步是 RNA 剪接;第三步是翻譯,即剪接後成熟的 mRNA(信使核糖核酸)指導合成蛋白質。這三個步驟,分别由 RNA 聚合酶、剪接體和核糖體來完成。
" 剪接體是催化 RNA 剪接的重要分子機器,由幾十到幾百種蛋白質和 5 條 RNA 動态組合而成,被稱作‘細胞裏最複雜的超大分子複合物’。" 萬蕊雪進一步解釋,要想正确去除一個内含子(不含有效信息的蛋白質片段),并連接外顯子(含有有效信息的蛋白質片段),剪接體不僅首先要在 pre-mRNA 上精準地找到需要剪接的位點,還要變換 10 多個狀态才能完成這一過程,其複雜程度超乎想象。她介紹," 每一條前體信使的 RNA 剪接在時間和空間上都非常精準,一步搞錯,基因的表達和傳遞就會出錯。現有研究發現,人類的遺傳疾病中,大約有 35% 是剪接異常或剪接體突變造成的。"
" 在‘中心法則’的三個步驟中,第一步的轉錄和第三步的翻譯,此前科學家已經基本研究清楚。而中間的 RNA 剪接,全世界的科學家用了幾十年也未能攻克。"萬蕊雪說," 因此,解析剪接體的三維結構,被稱爲結構生物學的終極挑戰。"
在國際科研競逐中屢拔頭籌
2015 年 8 月 21 日,《科學》雜志在線發表了施一公實驗室兩篇具有裏程碑意義的論文:《3.6 埃的酵母剪接體結構》和《前體信使 RNA 剪接的結構基礎》。前者報道了通過單顆粒冷凍電子顯微鏡(冷凍電鏡)方法解析的酵母細胞剪接體近原子水平分辨率的三維結構,後者則在結構解析的基礎上闡述了剪接體對前體信使 RNA 執行剪接的基本工作機理。這兩篇文章把分子生物學 " 中心法則 " 的分子機理研究向前推進了一大步,得到國際同行的高度評價。
跟随施一公讀博士不到 3 年的萬蕊雪,是兩篇文章的共同第一作者,做出了獨特貢獻。
此後,在施一公指導下,萬蕊雪帶着師弟師妹乘勝前進,先後完成了 8 個完全組裝工作狀态的高分辨率剪接體結構解析,基本理清了 RNA 剪接的全過程和工作機理。
施一公實驗室率先取得突破之後,國外的幾個頂尖實驗室也快馬加鞭,力求在後續研究中實現趕超。在同課題激烈的國際競逐中,施一公實驗室幾乎都是第一個在終點 " 沖線 "。
作爲實驗室的主力隊員,萬蕊雪回顧這一過程時感慨:" 除了抓住時機,注重實驗方法、效率高是最主要的," 她總結道," 當然還有拼搏的勁頭和堅持的毅力。"
2015 年到 2017 年,課題組的工作狀态可以用 8 個字形容——夜以繼日、争分奪秒。實驗緊張的時候,萬蕊雪帶着幾個師弟師妹力學不倦、悉心畢力。課題的攻關階段,通宵作戰也是常有的事。
科學界推崇 " 原創 "" 首創 ",甚至有 " 科學隻有第一、沒有第二 " 的說法。因此,做同一個課題的不同團隊,都想力争上遊做出成果、發表論文。
" 論文發表的時間當然很重要,但不應把所有關注點都放在這上面。"在萬蕊雪看來,研究結果所能說明的問題、揭示的奧秘,才是最有意思的,也是最值得追求的。
做科研一定要有一股勁兒
博士後期間,萬蕊雪先後以共同第一作者的身份,又在《科學》《細胞》雜志各發表了一篇文章。這兩篇文章,解析了剪接體循環中最後 3 個狀态的高分辨率結構。至此,在施一公的指導下,她和合作者拿到了整個 RNA 剪接過程的所有結構,在這場國際 " 競賽 " 中取得了勝利。2020 年 4 月,萬蕊雪加入西湖大學,建立了自己的實驗室,開始了獨立的科研生涯。
現階段,萬蕊雪正以剪接體及 RNA 剪接機理研究爲切入點,繼續深化相關研究,力争在重要大分子機器的分子機理研究中有所突破。
說到做科研的心得,喜歡長跑的萬蕊雪說:" 跑步有很枯燥的時候,有很激動的時候,也有很難堅持的時候……起起伏伏,跟做科研很像,最像的地方就是需要堅持。"
她說,自己做科研也有感覺 " 做不下去 " 的時候,但是再堅持堅持,過一陣可能就會峰回路轉,看到希望," 做科研這個事情一定要有一股勁兒、一個信念。隻要一直堅持,用心去做,肯定會越來越進步。"
面對 " 并非所有的基礎研究都能開發出新藥、立竿見影 " 的問題,萬蕊雪選擇堅持年少最初的理想," 我依然認爲,科學研究是治療疾病的根本途徑。但無論是科學探索還是治療疾病,遠不是自己之前想象的那麽簡單,"萬蕊雪說," 每個人做一點,可能就慢慢地把這個事兒給做成了。"
參考信息:
https://mp.weixin.qq.com/s/1m-zA_2Fbr_1b7aF9R066g
https://www.westlake.edu.cn/faculty/ruixue-wan.html
https://www.westlake.edu.cn/Careers/OpenPositions/PostDoctoral/FACULTY_life_1/202106/t20210611_10693.shtml