如同电影《模仿游戏》中,“计算机科学之父”图灵在二战期间带领团队协助盟军破译德国密码系统“英格玛”一样,清华大学生命科学学院教授施一公也带着他的团队,用6年时间,试图破译世界结构生物学公认的两大难题之一——剪接体的密码。
北京时间8月21日凌晨,施一公研究组在著名的《科学》杂志在线同时发表两篇论文——《3.6埃的酵母剪接体结构》和《前体信使RNA剪接的结构基础》,宣布得到了高分辨率的剪接体三维结构和剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理。
“施一公实验室向这个生命科学领域中几乎不可能完成的任务发起挑战,并在世界舞台上取得了成功。”美国科学院院士、著名结构生物学家丁绍·帕特尔这样评价。更重要的是,“剪接体结构是完全由中国科学家利用最先进的技术在中国本土完成的,这是中国生命科学发展的一个里程碑。”
美国加州大学圣地亚哥分校细胞与分子医学系教授付向东则认为,该研究是“近30年中国在基础生命科学领域对世界科学作出的最大贡献”。在科研领域沉浸了25年的施一公,已经在《自然》《科学》《细胞》3大杂志上以通讯作者的身份发表了将近50篇论文,在他看来,这个发现可能是自己迄今最重要的研究成果。
不可能完成的任务
1956年,英国生物学家克里克在分子生物学领域提出一个中心法则,描述所有生物的过程就是从DNA到RNA再到蛋白质的信息流动。
多个诺贝尔奖的产生源于中心法则的发现与阐述,比如说,RNA聚合酶和核糖体的结构解析曾分别获得2006年和2009年的诺贝尔奖。作为一个巨大而又复杂的动态分子机器,剪接体的结构解析难度被普遍认为高于RNA聚合酶和核糖体,同时,也因为许多人类疾病都可以归咎于基因的错误剪接或针对剪接体的调控错误,所以,剪接体的结构解析也一直被认为是最热门也是最值得期待的结构生物学研究之一。
1995年,施一公去耶鲁大学面试,他的老板就是因为与另外两位科学家解析核糖体结构而获得2009年化学奖的汤姆·斯泰茨。斯泰茨当时正在从事后来令他获得诺贝尔奖的研究。他的一名博士后告诉施一公:“斯泰茨本人最想做的研究是剪接体。”
剪接体这颗分子生物学皇冠上的明珠,是很多生物学家的终极梦想。可是这个“淘气的家伙复杂,动态,多变”,在当时的技术条件下,没有科学家能清晰地“捕捉”它。