阮華君
短發(fā)、清瘦,背著雙肩背包——走在清華大學的校園里,“90后”女孩萬蕊雪和清華園里莘莘學子沒什么兩樣。
可是,萬蕊雪真的不一樣。26歲時,她就已經(jīng)在世界頂級學術期刊《科學》雜志上以第一作者身份發(fā)表了6篇文章,并入選中國科學技術協(xié)會“未來女科學家計劃”,是全國5名入選者中唯一在讀的博士研究生。2018年11月23日,《科學》雜志和生命科學實驗室頒發(fā)的2018年度青年科學家獎揭曉,萬蕊雪因在剪接體三維結(jié)構及RNA剪接方面的研究成果,成為細胞及分子生物學類別的勝出者。
2013年,23歲的萬蕊雪正在中山大學海洋科學學院讀大四,按照學制,本科畢業(yè)后,她可以直接讀博士。但是,萬蕊雪選定了自己的研究方向——生物大分子結(jié)構,清華大學施一公實驗室成了她的最佳選擇。兩次發(fā)郵件爭取,萬蕊雪接到了施一公親自打來的電話:“歡迎到我的實驗室做畢業(yè)設計,清華見!”
剛到清華大學,萬蕊雪有點兒適應不了,做實驗就和吃飯、睡覺一樣,成為生活的日常。好強的萬蕊雪開始細心學習師兄師姐的實驗操作,先模仿再創(chuàng)新。沒過多久,她就把實驗安排得井井有條。在導師施一公的建議下,她勇敢地開始研究剪接體的三維結(jié)構與分子機理,這可是結(jié)構生物學領域的世界級難題。
這個世界級難題到底難在哪兒?它難在復雜,難在動態(tài)。萬蕊雪用桌子打了個比方:“桌子其實是個復雜的結(jié)構,由桌腿、桌板和其他零件組成。剪接體也一樣,它包含一百多種蛋白,每個蛋白都有它的功能?!辈粌H如此,剪接體還是動態(tài)的,“桌子組裝好就固定了,但剪接體在催化剪接反應過程中會隨時組裝,就好比這桌子,桌腿隨時飛走了,然后又來了其他三個零件。正是因為不穩(wěn)定,人們很難捕捉到它的結(jié)構?!?/p>
想要破解“桌子”的密碼,最直接的方法就是看清它的三維結(jié)構,這需要借助單顆粒冷凍電子顯微鏡技術,“就是給桌子的各個角度拍照,再通過照片想象桌子本來的樣子?!比f蕊雪說,這一過程可能需要上萬個“桌子”,且需要對“桌子”的每一個角度拍照,而“桌子”的特質(zhì)又不穩(wěn)定,所以還原出它的結(jié)構難上加難。在結(jié)構生物學領域,大家都認為研究剪接體的三維結(jié)構是“不可能完成的任務”。
收集電鏡數(shù)據(jù)需要手動拍照,為了保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和收集效率,課題組實行24小時輪班制。3位成員輪流“趴”在電鏡平臺和計算機前,每半分鐘記錄一次數(shù)據(jù),平均一個人一天要記錄960次。萬蕊雪主動承擔了半夜的工作,每3個小時僅有5分鐘的電鏡相機校準時間可以上廁所或者喝口水。
終于,所有的付出沒有白費。兩篇闡釋生命大分子剪接體結(jié)構的文章發(fā)表在《科學》雜志上,這是世界上首次報道剪接體的高分辨率結(jié)構。對于這項研究成果,2009年諾貝爾生理與醫(yī)學獎得主、哈佛大學醫(yī)學院教授杰克·肖斯德克這樣評價:“剪接體是細胞內(nèi)最后一個被等待解析結(jié)構的超大復合體,我們等待這一刻實在等待太久了?!?/p>
實驗室有跑步的傳統(tǒng)。每天下午4點,操場上總能見到施一公帶著學生跑步的身影。久而久之,萬蕊雪也愛上了這項運動,并從最初極其吃力到現(xiàn)在跑5千米能夠控制在25分鐘左右。
萬蕊雪覺得,跑步和科研有許多相似之處,她說:“做科研就像跑馬拉松,不僅要有耐心,更要有熱情,跑到最后,對手其實就是自己。”