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        孫周通:我要做“超級酶”夢工廠

        2018-11-07 02:22:38孫玉松
        創(chuàng)新時代 2018年8期
        關(guān)鍵詞:生物酶中間體口袋

        孫玉松

        孫周通酷愛跑步。鄭州、上海、天津……這些城市在地圖上連成線,也是他“科研馬拉松”的軌跡。

        作為中科院“百人計劃”入選者、天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員,在生物合成和酶催化研究的跑道上,孫周通從未停下腳步。

        時間也給予了他回饋。今年的新年前夕,他和團隊在環(huán)氧水解酶手性方面做出的最新研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會志》(JACS)上。

        做最好的醫(yī)藥中間體

        淡藍(lán)色的圓領(lǐng)套頭衫,利落的短發(fā),簡練的言語,標(biāo)準(zhǔn)的“理科男”裝扮。剛剛出差回來的孫周通卻沒有一絲疲憊,反而神采奕奕。走進他的辦公室,第一感覺就是清爽,沒有一點的雜物,各種物品和瓶瓶罐罐擺放得整整齊齊。

        2015年,從德國著名的馬普煤炭研究所學(xué)成回國,孫周通也把德國人的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和秩序感帶到了中科院天津工生所。在孫周通的辦公室里,最醒目的是墻上貼的一張超大圖表,上面標(biāo)注了2015年以來世界最好的200種合成藥物名稱。孫周通說,圖表他剛回國時就貼到墻上了,目的就是為了時刻提醒自己,不要忘記了回國的目標(biāo)。

        說起自己的目標(biāo),孫周通突然變得靦腆起來,他搓著雙手,笑瞇瞇地說:“我從事生物合成蛋白質(zhì)和酶催化研究。那張圖表就是我的終極目標(biāo)。”孫周通告訴記者,那張表格里寫的都是現(xiàn)今最好的化學(xué)合成藥物。這些藥基本被全球頂尖的醫(yī)藥巨頭企業(yè)所壟斷,而國內(nèi)很多的企業(yè)只能為他們提供原料和中間體。

        眾所周知,在目前的技術(shù)水平下,獲取醫(yī)藥中間體,離不開化學(xué)合成方法。而這種方法容易產(chǎn)生大量廢氣、廢水,如果能利用生物合成技術(shù),對生物酶的基因進行重新編輯,從而改變酶的特性,縮短化合反應(yīng)時間,就可大幅度降低能耗、減少污染。孫周通說:“我的目標(biāo)就是用生物合成方法,做出最好的醫(yī)藥中間體?!闭f話時,他又扭頭看了一眼辦公桌側(cè)面墻上的圖表。

        為了實現(xiàn)這一目標(biāo),如今,孫周通過上了家和實驗室“兩點一線”的生活。同事們都打趣他,不是在實驗室,就是在去實驗室的路上,可他卻樂此不疲?!拔覀冄芯康募夹g(shù)早一天走出實驗室,應(yīng)用起來,就能早一點減少企業(yè)排放的污染物?!睂O周通說。

        目前,孫周通和團隊正在進行乙胺丁醇生物合成生產(chǎn)實驗,作為抗結(jié)核干菌藥物的醫(yī)藥中間體,乙胺丁醇目前主要依賴化學(xué)合成辦法獲取,生產(chǎn)過程中不僅產(chǎn)生大量廢棄物,還伴生有重金屬污染物。

        “采用生物合成辦法,就可大大減少廢棄物和污染排放。目前,在實驗室環(huán)境,我們已經(jīng)跑通了生產(chǎn)全路徑,下一步我們將研究提升生物酶個體活性,提高酶的催化反應(yīng)效率,爭取把研究成果早日應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)中,生產(chǎn)出最好的中間體?!睂O周通說。

        專注研究神奇“口袋”

        孫周通最早的研究方向是生物能源,直到來到德國馬普煤炭研究所做博士后,他了解到德國在生物合成研究和生物合成技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面的研究居于世界前沿,于是他把研究方向和重點逐漸轉(zhuǎn)向了生物合成研究。

        “在德國時,我主要從事生物酶的定向進化方法研究,融合計算機輔助設(shè)計,主要做生物酶催化研究?!闭f起自己的研究,孫周通把自己做的工作稱為“口袋工程”。“修修補補,改變形狀,最近幾年的主要精力都放在‘口袋上了。”孫周通風(fēng)趣地說。

        他解釋說,酶是三維的空間結(jié)構(gòu),但每個酶都會有一個催化的位點,研究人員習(xí)慣稱之為“口袋”?!翱诖贝笮凶兓?,形狀一變,生物酶的手性也會改變,催化效率和產(chǎn)生的功效也大不一樣。孫周通的工作主要是研究如何改變“口袋”的形狀,從而改變酶的手性,進而產(chǎn)生不同的催化反應(yīng)。

        說到這里,孫周通把自己的左右手疊加放到一起,解釋說:“人有左右手,但永遠(yuǎn)不能重合,這是鏡像關(guān)系。研究手性,其實就是研究酶的鏡像關(guān)系。我要做的就是要改變酶的性能和結(jié)構(gòu),讓它們更好地服務(wù)于我們的生產(chǎn)生活。”

        激活工業(yè)酶的“小宇宙”

        “我是研究新酶和新酶反應(yīng)設(shè)計的,希望有朝一日自己能設(shè)計一種超級工業(yè)酶。”孫周通說,這種酶經(jīng)陽光照射,就會產(chǎn)生催化反應(yīng)。這種“超級酶”不懼怕酸堿、高溫、高濕苛刻的工業(yè)環(huán)境,它皮實、高效,稍微改變它的手性,在催化合成不同物質(zhì)時就能發(fā)揮不一樣的作用……

        “科學(xué)研究要面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場。”采訪中孫周通反復(fù)提到這句話。工作中,他也是這么做的?;貒潭?年間,他就承擔(dān)了中科院戰(zhàn)略生物資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計劃生物資源衍生庫—酶庫的國家級研究課題。近年來,他申請國家級專利5項,已授權(quán)4項,還獲得了中國產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新成果獎1項……

        說起這些,孫周通卻顯得格外低調(diào)。他說:“我是從事新酶和新反應(yīng)設(shè)計的。在德國期間,我偏重基礎(chǔ)理論研究,現(xiàn)在回到祖國,研究要更貼近工業(yè)應(yīng)用。如有可能,我愿意在酶的高效利用和工業(yè)化應(yīng)用這條跑道上,一直跑下去,讓我們的生物合成事業(yè)站在世界最前沿!”

        (本文轉(zhuǎn)自《科技日報》)

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