近日,2022达摩院青橙奖举行颁奖典礼。段树民、李骏、龚新高、孙凝晖、阮勇斌五位院士应邀到场,为白蕊、周杨等15位“青橙学者”颁奖。在此次获奖名单中,年纪最小(29岁)的学者---白蕊不免引起了更多的关注。
作为年龄最小的获奖者,西湖大学生命科学学院副研究员白蕊是世界上唯一一个捕获全部类型剪接体团队的核心人员,2020年,她参与并主导完成全球唯一覆盖完整RNA循环的系列成果,首次揭示了剪接体重塑的分子机理,并加速了相关靶向抗癌药物和罕见病药物的研发。
白蕊的导师,中国科学院院士施一公评价称“如果没有敏捷的逻辑和辩证思维,我很难想象她是如何能从头设计出一条特异性高、效果好的 U12 型剪接体的底物,这项工作让我更加肯定她的科研天赋。”
此外,作为普通家庭出身、大一时决定不出国,完全由本土培养的人才。她做科研最大的动力是,想治疗某一种疾病,亲人因病去世更加坚定了她的信念。她以第一作者或者共同第一作者发表的6篇《Science》和3篇《Cell》。
白蕊表示,目前为止没有觉得女性和男性在科研上有什么不同的地方,“就我个人的经历而言,在我读博包括博士后期间,实验室做得很优秀的都是一些女生,至少目前我觉得在科研能力上男女没有区别,可能有时外界过于放大了女性在这方面的劣势,但是我自身并没有感觉到。”
说了这么多,那么科学家白蕊究竟具体是做什么研究的呢?研究的意义是什么?
要讲清楚白蕊研究工作的意义,我们得回到生命的最本质,也就是在生物学上被称作“中心法则”(Central Dogma)的东西。
看起来似乎并不复杂,生命系统正是在这一基本法则的指导下井然有序地运行:遗传密码 DNA(除部分病毒外)会转录生成 RNA,其中信使 RNA(mRNA)能够翻译产生蛋白质,在具备功能性的蛋白质和 RNA 的组织下,脂质、核酸和蛋白质等大小分子构成了细胞和生命的复杂但规整的体系。
但真有这么简单吗?
当然不是。(要不然这么多的生物科研工作者每天都在忙啥呢?)事实上,中心法则里的每一个箭头,也就是各个生物反应,都是由无数个环节紧密相扣,且还伴随有大量相应的调节机制。这其中每一个细节都可能需要穷尽毕生,或者很多代科研工作者的努力才能够窥得一二。
而白蕊专注的 RNA 剪接体就是(中心法则)第一个箭头里的重要一环。
就像一张高度压缩的照片,只有不断放大才能够发现更多细节,生命科学研究也是一样。转录是指从 DNA 到 RNA 的过程,可 RNA 的种类有很多,其中能够翻译产生蛋白质的叫做信使 RNA (messenger RNA,mRNA)。
三种主要的 RNA|Wikimedia Commons(Christinelmiller)
按照中心法则的描述,从 DNA 到 mRNA 应该一个“箭头”就完事儿了。如果把这个“箭头”放大,我们会发现(mRNA 的)“转录”这个过程没那么简单(变成了两个“箭头”)。
mRNA 转录过程|wikipedia(Sagearbor)
在 DNA 和可以用来翻译蛋白质的成熟 mRNA 之间,出现了一个中间产物,我们可以称之为 pre-mRNA(前信使 RNA)。同时我们不难看出,不论是 DNA 还是 RNA,都不再只是“均一的链条”,而是有着“五颜六色”的各种元件和模块;其中最核心的有两类——外显子(exon)和内含子(intron)。
外显子会组成最终的成熟 mRNA。但在转录过程中,外显子和内含子都会被转录成为 RNA,所以就需要一个剪接(splicing)的过程剔去“没用”的内含子(其化学本质是两步转酯反应)。如果将这个剪接的过程“放大”,可能会比你想象的要难得多。各种蛋白复合物的“前赴后继”,各类生物化学反应的相继发生,以及不同状态和构型的剪接体变换,最终才能够确保 mRNA 的正确剪接和成熟。
pre-mRNA 剪接过程|Will CL and Luhrmann R, 2011
到这里已经是很复杂的研究和过程了,但白蕊所从事的结构生物学和生物化学相关研究则是要将这些过程进一步“提高分辨率”——搞清楚具体是哪些蛋白或者核酸,以什么样的“姿态”和次序参与、完成剪接过程。
如果再具体一点,白蕊及其同事所做的是给这个处在动态变化中的剪接体拍“照片”,当然不是用手机或相机,而是电子显微镜。
通过捕捉不同时刻和状态下的剪接体结构,并结合大量生化实验,用以阐明这一动态过程背后的原理和分子机制。
芽植酵母剪接体组装和激活的机制|Bai et al., 2018
当然,白蕊在科研层面的成就远不止剪接体复合物不同状态的结构这么简单,她还揭示了剪接体重塑的分子机理(驱动蛋白如何调控剪接体的重塑过程),以及主导并开辟了另一种人类等高等真核生物特有的剪接通路——U12型剪接体研究方向,成功从细胞中直接分离出了U12型剪接体,捕获并解析了世界上首个U12型剪接体的三维结构。她的学术成果曾受到了诺贝尔奖得主以及众多专家的高度评价,甚至有学者认为这是近 30 年来中国在基础生命科学领域对世界科学做出的重要贡献之一。
“世界最具潜力女科学家”
2018年12月,白蕊曾入选中国科协2018年度“未来女科学家计划”。经常会有人问她怎么看待科研女性,她说:“遵从自己的内心,不要在意别人的看法,你才是自己人生的主角呀。”
同时,她还很欣赏这句话“世界需要科学,科学需要女性。”
以上信息来源:澎湃新闻
转自:“易美云学术”微信公众号
如有侵权,请联系本站删除!