秦燕從一名關注試管中微觀世界的分子學家變成了一個各方面都要關注的生理學家。除了科研以外，養(yǎng)老鼠、作解剖也成了她的“家常便飯”。

■本報記者 馮麗妃 實習生 張孟梟

近日，記者走進了中國科學院生物物理研究所（以下簡稱生物物理所）核酸生物學重點實驗室蛋白質(zhì)“翻譯工廠”——核糖體的儲藏室。這間儲藏室約六七平方米，別看它面積不大，卻是向很多中科院內(nèi)外的研究單位輸送研究所需的核糖體的“種子”基地。

“每個核糖體都由兩個亞基組成，它們就像兩個扣在一起的‘窩頭’。”實驗室主任秦燕在接受《中國科學報》記者采訪時解釋說。這里是國內(nèi)第一個專門制作和研究這個“窩頭”的地方。

核糖體就像生命化學工廠中的“工程師”，它可以翻譯出DNA所攜帶的密碼，進而產(chǎn)生各種蛋白質(zhì)，控制人體內(nèi)不同化學過程，使生命體得以運行。

然而，核糖體究竟如何沿信使核糖核酸（mRNA）移動并實現(xiàn)上述功能？這是當前各國核糖體專家研究的焦點，也是秦燕課題組多年來攻關的對象。

“大?！币哺L

近日，國際分子生物學雜志《自然—結(jié)構(gòu)與分子生物學》在線發(fā)表了秦燕團隊的一項題為《EF-G通過打開解碼中心催化核糖體的轉(zhuǎn)運》的研究成果，文章揭示了核糖體在蛋白翻譯過程中移動的分子機理。研究成果對揭秘所有生物的蛋白質(zhì)生產(chǎn)過程具有重要意義，還在應用方面研究為新型抗生素的研發(fā)提供了理論基礎。

核糖體要沿著mRNA不斷移動，才能完成蛋白質(zhì)的生產(chǎn)。然而，核糖體在mRNA上的移動過程非常復雜，根據(jù)物種的不同，可以有數(shù)十甚至上百個蛋白、核酸分子參與這些過程?！岸遥颂求w分子結(jié)構(gòu)復雜，分子量達到兩百多萬乃至四五百萬個，而且結(jié)構(gòu)非常不穩(wěn)定，極易降解和折疊?！鼻匮嗾f，為此相關研究一直是科學上的難點。

直到2009年，3位科學家文卡特拉曼·拉馬克里希南、托馬斯·施泰茨和阿達·約納特才因為“對核糖體的結(jié)構(gòu)和功能的研究”而獲得了當年的諾貝爾化學獎。然而，彼時核糖體究竟如何移動實現(xiàn)翻譯基因的功能對人們而言卻仍然是個謎。

此后，科學家研究發(fā)現(xiàn)，有兩個蛋白因子在此過程中發(fā)揮主要作用，一個是讓核糖體往前邁步的因子EF-G，一個是讓其后退的因子EF4。而EF4蛋白因子就是秦燕在德國馬普所讀博士期間發(fā)現(xiàn)和鑒定的，相關研究成果發(fā)表在國際著名期刊《細胞》上，這項發(fā)現(xiàn)得到了3位諾獎得主的高度認可。

在秦燕作完EF4相關功能研究之后，托馬斯·施泰茨隨后對該因子進行了結(jié)構(gòu)研究。業(yè)內(nèi)專家認為，這項研究有助于揭示核糖體運動過程的明確的分子機制，對認清與人類健康密切相關的多種疾病的致病機理及找出有效的治療方法具有重要意義。

從“小米加步槍”開始

2006年，秦燕博士后出站后回國，并在生物物理所扎根立業(yè)。在該所支持下，她獲得建設國內(nèi)首個核糖體功能研究平臺的經(jīng)費。

然而，由于此前國內(nèi)尚無任何核糖體相關研究，一切都要從頭開始。初回生物物理所的那兩年，她的研究設備被很多同事稱作“小米加步槍”?！安还苁恰笈凇€是‘小米加步槍’，作出成果才是最重要的?！鼻匮嗾f。

沒有設備，她就與工程師反復磋商并動手自制，他們甚至完成了提取核糖體所需的密度梯度超速分離制備儀等核心儀器。缺少人手，秦燕就手把手帶著工作人員和學生一起做。她與課題組不斷摸索，在2009年完成歸國后的首篇研究成果。

而今，回國8年來，秦燕已負責或參與支持過4個蛋白質(zhì)計劃課題或“973”項目，在國際核心期刊上發(fā)表了10多篇相關文章，她所帶領的實驗室今年也被評為中科院重點實驗室。同時，國內(nèi)外合作研究也日益拓展。她帶領的實驗室向很多國內(nèi)研究單位提供核糖體制備，而國際上也有越來越多的機構(gòu)尋求合作，邀請他們作報告。

談起當下，秦燕表示，最大的困難還是來自于經(jīng)費方面的壓力。“經(jīng)費和人員是一體的，由于經(jīng)費有限，加上科研人員的流動性，實驗室人才隊伍的長期穩(wěn)定建設和發(fā)展有一定困難?！?/p>

轉(zhuǎn)化應用是夢想

如今，秦燕的目標是把相關研究和應用聯(lián)系起來。為了研究出EF4對人體和哺乳動物等生命體的影響，她帶領課題組與醫(yī)院合作，通過對上百例癌癥患者的臨床研究發(fā)現(xiàn)，該因子和癌癥發(fā)病率呈正相關。同時，她們用實驗鼠研究也發(fā)現(xiàn)，該因子與雄性生殖能力有重要關系。

目前，她與課題組還在進行相關量化研究。“機體收到刺激后，蛋白的表達量會有變化。如果EF4受刺激后上調(diào)，就會產(chǎn)生原癌，或使癌癥加劇。我們希望通過病理組織切片，觀察病情和與EF4量變之間的關系。”秦燕說，她希望可以通過進一步研究為利用基因修改技術(shù)治療相關病癥做一些鋪墊工作。

當前，隨著實驗室的發(fā)展，秦燕課題組對EFG與EF4兩個核糖體催化因子的功能性研究也逐漸深入，越來越呈現(xiàn)出綜合性，相關研究從一開始的單純對蛋白分子的研究發(fā)展到生理病理方面的研究以及健康衛(wèi)生方面的應用研究。

為此，秦燕也從一名關注試管中微觀世界的分子學家變成了一個各方面都要關注的生理學家。除了科研以外，養(yǎng)老鼠、作解剖也成了她的“家常便飯”?！氨緛碇挥每紤]米和面，現(xiàn)在就相當于變成廚師了。”秦燕笑稱。不過在她看來，從生化研究到生理研究，再到臨床病理研究，每次跳躍都是打開新思路的成長過程。

而今，她依然在這條路上追逐夢想。