長期關注冷凍電鏡的人,對朱平這個名字不會陌生。2014年,《科學》雜志一篇文章首次向世人證明了30納米染色質是雙螺旋結構,一解眾多生物學家心中困擾。
文章主要作者之一就是中科院生物物理所研究員朱平。20年前就開始接觸電鏡的他,曾在冷凍電鏡“鼻祖”實驗室學習,在國內學科起步時毅然回國,如今已培養出一批冷凍電鏡人才。
能在工作中屢創佳績,這與他“專找難摘果子”的科研原則有關。“入黨二十多年,我一直在努力,為國家貢獻力量的初心一直沒有動搖過。”朱平說。
路的轉角 偶遇生物
一般條件下,生物樣品無法承受電子顯微鏡(以下簡稱電鏡)的高強度電子束照射,難以取得活體樣本的“高清資源”。冷凍電鏡則解決了這一問題——用電鏡觀察速凍后的樣品,得到眾多二維圖像,再經過處理和計算,復原出樣本的立體三維結構。
朱平覺得,冷凍電鏡最大的魅力是“所見即所得”,即能直接看到關心的東西,包括各種細節。
不過,接觸冷凍電鏡前,朱平在科研路上拐了好幾個彎:先讀材料學專業,再研究金屬焊接接頭斷口,為看清斷口結構,又學習使用電鏡。
1999年到美國佛羅里達州立大學生物系做博士后時,朱平的研究對象突然從焊接接頭變成艾滋病病毒(HIV)。這與他的“老本行”相去甚遠,以至于他剛參加實驗室組會時,基本聽不懂同事的工作,“對我來說相當于重學了一個專業”。
“既然來了,就要把它做好。”朱平沒打退堂鼓,他從了解HIV開始,自學相關生物學知識,沒想到這竟成了他日后的主業。
朱平當時所在的實驗室與其他實驗室合作,其中就有1974年與導師Robert Glaeser共同提出并實現含水生物樣品電鏡成像的Kenneth A. Taylor,朱平因此有機會到冷凍電鏡的“鼻祖”實驗室學習。
帶著看清病毒“真面目”的決心,朱平與合作者將冷凍電子斷層成像技術應用于HIV的三維重構,研究成果2003年發表于美國《國家科學學院刊》。3年后,朱平的名字與HIV表面蛋白的三維結構一起出現在《自然》雜志上。
高峰之后 沉下心來
在朱平掌握冷凍電鏡技術的同時,國內也開始認識到冷凍電鏡的重要性。中科院生物物理所最早行動起來,購置了國際上性能最好的設備,也吸引了朱平2008年回國從事科研。次年,李國紅也來到生物物理所,兩人由此展開長達十余年的合作。
有了最好的設備和合作伙伴,朱平、李國紅、許瑞明等人把目光瞄準了現代分子生物學領域懸而未決30余年的挑戰——染色質的高級結構。
2014年,他們取得了舉世矚目的成就——復原出30納米染色質雙螺旋結構。自此,人類研究生命體如何調控染色質、了解基因“開關”邁出一大步。這一成果也先后入選“十八大以來中國科學院重大創新成果”和“中國科學院‘十二五’標志性重大進展核心成果”。
相伴而生的是整個學科爆發式的增長。2003年朱平第一次在美國參加高登會議(冷凍電鏡學術會議)時,與會人員不超過百人。“現在會議年年爆滿,而且好多從前攻克不了的難題都解決了。”
如今,利用冷凍電鏡對生物大分子三維重構的最佳分辨率已達兩埃米,可看清原子。也正因如此,朱平明顯感受到各種分子的冷凍電鏡結構成果“像蘑菇一樣冒出來”。
“就像摘果子,一些相對好摘的被摘得差不多了。我覺得還是要靜下心來,重點研究一些根本性的問題,把一個問題做通透,而不是到處摘果子。”在他看來,發揮黨員帶頭作用,“就是踏踏實實把基礎研究做好,認真選擇科研中的重大、前沿問題”。
因材施教 潤物無聲
在生物物理所工作10年,朱平平均每天在實驗室的時間超過10小時。實驗室休息區的冰箱里,放滿了他的各種辣椒醬和盒飯,為了節省時間,他吃飯往往是在實驗室解決。
在學生周旻看來,朱平非常樸素。“這些年他的辦公室陳設一直沒變過,他出門能坐公交就坐公交,累點沒關系,這些他不講究。”
但在學生培養上,朱平很講究。他所在的生物大分子重點實驗室創新課題組,既需要懂生物樣品制備,也需要懂電鏡,還要有一定計算功底,需要跨學科的知識儲備。因此,朱平很愿意招收不同學科背景的學生。
他讓學生嘗試的課題也很“大膽”。“咱們中科院是磨礪人的機構,就是要研究一些重大科技難題。”朱平告訴學生。
跟隨朱平6年有余的研究生李承珉表示:“我們的項目都比較重要,也比較難。雖然出成果相對慢一點,但對學生的培養是很到位的。”
此外,學生們表示,朱平非常維護學生權益,尤其是在研究成果、論文署名方面。在生活上他也會“變著法兒地關心學生”,比如讓學生自己打掃實驗室,通過這種方式給學生發補貼。
朱平長期從事病毒和染色質等生物大分子的冷凍電鏡研究,其工作成果有利于了解生命調控和疾病發生機理。今年,他獲得中科院“新時代科技報國”優秀共產黨員稱號。對此,朱平表示,從事科研工作多年,接觸過不少老黨員院士,“他們嚴謹踏實的科學風范對后輩來說是實實在在的好榜樣”。朱平不斷提醒自己,發揮帶頭作用,努力獲得重大和原創性研究成果,為建設創新型國家貢獻力量。
10月14日,在山東大學123周年校慶即將到來之際,中國科學院院士顏寧應邀來到山東大學青島校區,做客“觀瀾大講堂”,以“探索生命暗物質助力健康新光明”為主題作學術報告。顏寧院士以“我們如何認識世界”為......
2024年8月5日,深圳醫學科學院/清華大學顏寧團隊在NatureReviewsMolecularCellBiology(IF=81)在線發表題為”Structuralbiologyandmolecu......
單顆粒冷凍電子顯微鏡技術(SPA)已較為成熟。SPA可以得到較多純化獲得的重要蛋白質復合物的高分辨率三維結構,但冷凍制樣仍是SPA的瓶頸。其中,冷凍制樣導致的取向優勢問題是常見而難以解決的關鍵問題之一......
生物大分子的三維結構可以直觀地揭示其生物學功能、細胞內進程以及探索其在疾病中發揮作用的方式。冷凍電鏡(cryo-electronmicroscopy,cryo-EM)單顆粒分析技術通過對生物大分子的直......
人工智能賦能生物學再獲新進展。中國科學院生物物理研究所蛋白質科學研究平臺生物成像中心與中國科學院自動化研究所多模態人工智能系統實驗室楊戈團隊合作,以人工智能技術賦能原位結構生物學,提出了一種基于弱監督......
生物大分子的結構與功能隨著細胞生理狀態的變化而不斷進行動態調整。原位結構生物學是在接近自然生理狀態下研究生物大分子結構和功能的科學。原位冷凍電鏡技術(Cryo-ET)以高分辨率和在接近生理條件下觀察樣......
生物大分子的結構與功能隨著細胞生理狀態的變化而不斷進行動態調整。原位結構生物學是在接近自然生理狀態下研究生物大分子結構和功能的科學。原位冷凍電鏡技術(Cryo-ET)以高分辨率和在接近生理條件下觀察樣......
“人工智能+”賦能科學研究有新進展。記者12日從中國科學院自動化所獲悉,該所和中國科學院生物物理所等單位的科研人員以人工智能技術賦能原位結構生物學,提出了一種基于弱監督深度學習的快速準確顆粒挑選方法D......
10月2日,《自然》雜志在線發表了我國科學家的一項關于免疫系統如何發揮作用的重要成果。通過海量的實驗與計算,來自中國科學院物理所、中國醫學科學院等單位的研究人員,成功解析與原核短Ago系統相關的高分辨......
電壓門控鈉通道Nav1.6在中樞神經系統(CNS)神經元放電中起著至關重要的作用。Nav1.6的功能異常可能導致癲癇等神經系統疾病。因此,Nav1.6的特異性抑制劑具有治療潛力。2023年1月25日,......