饒毅對結構生物學研究的評論

公開評論只能在自己知識範圍之內;
自己不懂而公開評論只是獻醜和欺騙。
文科理科都一樣;專業社會沒差別。
一般人不知道,我在舊金山加州大學UCSF讀研究生期間,雖然身在生理學系的神經生物學研究生計劃,除了紮紮實實深入學習神經生物學的幾門課(估計至少五門研究生課程),還修或旁聽了外系的課。努力打下堅實而(在生物醫學範疇)廣博的基礎。
特別是UCSF的生物化學與生物物理學系,那時如日中天:發明基因工程(重組DNA)關鍵技術、發現癌基因…。從普林斯頓大學挖來Bruce Alberts,不僅他本人主編全世界通用研究生和本科生教科書《細胞的分子生物學》,而且進一步吸引來一批細胞生物學家和分子生物學家。
我修了《細胞生物學》,老師是Peter Walter、Marc Kirschner、Henry Bourne、Mike Bishop、Judy White、Jim Hudspeth等。這是全校研究生開課人數最多的研究生課程。可能有70-80人。我到美國的第二個學期開的,考試是帶回家。拿到試題第一天嚇壞了,好像都答不出來,最後得了A,非常高興。
修了一學年的分子生物學(名稱為“生物調節機理”,Bio Reg)。老師為Keith Yamamoto、Sandy Johnson、Christine Guthrie、Nancy Craig、Rick Myers等。
修了遺傳學,老師為Ira Herskowitz和Tom Kornberg。
全程旁聽了人類遺傳學,老師為Dave Cox和Charles Epstein。
全程旁聽了結構生物學課程。開課的老師應該是Bob Stroud、Bob Fletterick和David Agard。最後一位是2024年諾獎得主David Baker的老師。實際上,我畢業之前,Baker從Berkeley畢業後,到Agard實驗室做博士後,並追他以前的研究競爭對手、這時在Jan實驗室做博士後的Hannele Ruohola。她們在UCSF博士後期間結婚,她在Jan實驗室連發兩篇《細胞》論文,記憶中她找工作比Baker容易,哈佛就給了她offer,好像還有哪個地方給了她經費特多的HHMI,她也許認為應該支援丈夫而去了能要他、他也喜歡的地方。
是否課堂學過一門課,一般來說差別比較大。
早期瞭解,後面才可能積累。
沒有上過課,平時發表議論,或臨時瞭解就發表意見,都容易比較膚淺。
有一定基礎,瞭解時間比較長,面比較廣,有助於評論。
以上這麼長的說明,是因為我認為:不懂的東西,懂得不夠多的東西,不宜公開評論。
結構生物學的研究,最佳是DNA的結構解析。透過它,提出DNA的鹼基配對,提示兩條鏈互補,假設遺傳物質複製的原理。這是透過結構理解功能,提出前所未知的機理。
所以重要的是:透過結構解析帶來功能的理解,洞察生物學本質問題。
這一概念影響整個分子生物學的誕生(我認為誕生本身是1944年Avery-McCleod-McCarty發現DNA是遺傳物質,極大的推動是1953年Watson和Crick提出DNA結構模型)。
也就是說,結構生物學能夠推動功能理解,特別是以前完全想不到的功能機理,屬於最好的結構生物學。
抗原呈遞的機理,也有結構生物學的重要貢獻。因為結構生物學而理解抗原決定簇。
還有一些就不一一舉例。
當然,功能理解有大有小,取決於每一個具體領域和具體工作。
有一部分結構生物學是技術上很難,也是結構生物學內部優秀的工作。對於感興趣生物學功能的,不一定注意,但應該尊重各個領域內部自然也有相對優劣。
很多結構生物學的工作,是因為凡是生物學重要的分子,知道結構是合理或必需的一步,雖然生物學重要性不一。
所以,不可能全面否定結構生物學,也不可能崇拜每一個結構解析,而是內外有別:結構生物學內部的考慮,結構生物學之外生物學功能的考慮。
如果每一個結構都輕而易舉,那麼為什麼不是人人都能夠做?顯然不是苦力就可以。
如果每一個結構都輝煌燦爛,那麼為什麼不是人人都獲諾獎?顯然不是個個都很好。
我在國內國際評獎委員會,都參與過評審結構生物學的工作。主要不外三點:
1)本身結構解析是否容易、做的多好;
2)對理解重要生物學功能的機理有何推進;
3)與以前、同期其他工作相比,距離多大。
細一點看:
a 結構的文章發表後,是隻有幾個做同一個蛋白質結構的人讀,還是有左其功能的人讀?
b 結構出來後,告訴了讀者什麼?
c 結構出來後,是否加深或改變了理解
d 結構出來後,指導了誰的進一步實驗?
e 結構出來後,有哪些後續工作是因為有結構而做的(不是本來就要做的)?
f 結構出來後,後續依賴它、被它指導的工作產生了什麼影響?
DNA的結構工作,當然是最佳,也可能永遠不會再有這種結構工作。
神經方面的結構工作不很多,以鉀離子通道為較好的代表。此前,普遍認為很難解析膜蛋白的結構,而只好用間接的方法試圖理解離子如何透過跨膜的蛋白質。Rodney McKinnon在原領域是著一道做,而敢於放棄原方法,闖進結構生物學,勇於冒險,把新的啟動經費全部投入結構生物學,自己學習、親自動手,1998年成功地解析了一種簡單的鉀離子通道的蛋白質結構。立即看見通道為什麼對同為一價陽離子的鉀和鈉可以區別而有選擇性,鉀離子是如何透過通道、從細胞膜外到細胞膜內。這樣的結構分析解決了1950年代以來神經細胞資訊在神經纖維上傳輸的一個重要機理。所以,很快在2003年獲化學諾獎。恐怕化學獎委員會擔心如果自己不趕快動手,生理或醫學獎委員會也會下手。
G蛋白偶聯受體(GPCR),作為最早發現的受體有上百年的歷史,作為清楚地知道偶聯G蛋白也有五十年左右。它是受體的代表,而且與很多藥物有關,是迄今為止全世界最大的藥物靶標類。解析其結構,即使不帶來洞察性的理解,也會有很多人感興趣,包括細節,包括就是需要知道到底是長什麼樣的,何況能夠解析結構在理論上可能會潛在幫助製造改造藥物。2007年結構突破,2012年化學獎委員會也迫不及待。
這兩線後來都熱鬧非凡,說明他們的研究推動了領域。
有後來工作號稱透過GPCR結構分開了成癮與鎮痛,如果是真的,那就不得了。如果是盲目高興,那是另外一回事。
今天中國的結構生物學工作很多,如何具體評價,不妨參照以上。不懂也可以評價,只是懂的人不會聽。

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