2015年9月11日
兩篇闡釋生命大分子剪接體結(jié)構(gòu)的文章以雜志當(dāng)期封面的形式,“背靠背”發(fā)表在國際頂尖期刊《Science》上,震驚了學(xué)術(shù)界。
2016年1月8日
施一公教授研究組在《Science》就剪接體的結(jié)構(gòu)與機(jī)理研究再發(fā)長文,題為《U4/U6.U5 三小核核糖核蛋白復(fù)合物3.8埃的結(jié)構(gòu):對剪接體組裝及催化的理解》。
2016年7月22日
施一公教授研究組獲取了剪接體激活和剪接反應(yīng)催化過程中兩個重要狀態(tài)的剪接體復(fù)合物,成果再次“背靠背”發(fā)表在國際頂尖期刊《Science》上的新聞又刷爆朋友圈。
“我覺得自己笨到家了”
在獲得了從中山大學(xué)免試推薦到清華醫(yī)學(xué)院直接攻讀博士學(xué)位的機(jī)會后,2013年初,萬蕊雪進(jìn)入了施一公實(shí)驗(yàn)室開展本科畢業(yè)設(shè)計。
“一開始非常高興啊,覺得能進(jìn)施老師實(shí)驗(yàn)室太好啦,”萬蕊雪描述到彼時的場景依舊難掩激動,“但沒多久就感到一種深深的焦慮。”
施一公實(shí)驗(yàn)室在清華、甚至在整個生命科學(xué)研究界都一直以高效率、嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)而聞名?!皩?shí)驗(yàn)室的節(jié)奏之快、效率之高,讓我覺得之前接受的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練就像過家家一樣?!?p> 萬蕊雪用“笨到家了”來形容那時的自己。一個蛋白提純實(shí)驗(yàn),師姐7個小時就能做好,但是萬蕊雪從早8點(diǎn)干到晚8點(diǎn)都做不完,而且提純的產(chǎn)量和質(zhì)量都要差得多。與之而來的是深深的自我懷疑。
“但是懷疑也沒用啊,只能多努力;我怕不能留在這個實(shí)驗(yàn)室里?!币痪淙绱藰闼氐脑?,背后是她堅持每天早8點(diǎn)到實(shí)驗(yàn)室,次日凌晨才離開,平均一天工作14小時以上的生活整整堅持了4個月,中間一共休息了3天。
進(jìn)入博士一年級,盡管課業(yè)繁重,但還要去其他實(shí)驗(yàn)室輪轉(zhuǎn)訓(xùn)練,萬蕊雪把晚上和周末的時間全部利用了起來?!坝X得自己笨到家了,最開始三個月幾乎每新學(xué)一個實(shí)驗(yàn)都會失敗?!比f蕊雪的解決辦法是勤奮加細(xì)致,她把心里的沮喪放在一邊,拿出超人的耐心一個個去摳可能影響結(jié)果的細(xì)節(jié),最終攻克了許多難點(diǎn)。
功夫不負(fù)有心人,她最終留在了施一公課題組。
萬蕊雪與導(dǎo)師施一公院士合影
“博二開始做世界級難題”
2014年,萬蕊雪進(jìn)入直博二年級,正趕上冷凍電鏡技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重大突破,結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域可能因此而發(fā)生重大變革。
面對重要的研究機(jī)遇,導(dǎo)師建議她做“剪接體結(jié)構(gòu)與分子機(jī)理的研究”,她開始獨(dú)自承擔(dān)酵母剪接體提取的工作。
剪接體發(fā)現(xiàn)于1985年,是控制遺傳信息傳遞的重要物質(zhì),人類35%的遺傳紊亂都與剪接體功能失常有關(guān),甚至包括一些種類白血病和癌癥的發(fā)病原因都和它有關(guān)。近30年來,全球眾多一流實(shí)驗(yàn)室都想“捕捉”剪接體的結(jié)構(gòu),卻進(jìn)展非常緩慢。2014年初,《Nature》上一篇回顧晶體學(xué)百年歷史的文章中,把“剪接體的結(jié)構(gòu)解析”列為生物學(xué)最亟待解決的課題之一。
在此之前,施一公院士的團(tuán)隊主攻方向是使用X光解析晶體結(jié)構(gòu),并沒有剪接體結(jié)構(gòu)解析的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。課題組之前解析的也是剪接體亞復(fù)合物的結(jié)構(gòu)而非酵母完整的剪接體。因此,細(xì)胞培養(yǎng)、克隆、蛋白純化的這一整個流程,萬蕊雪都必須尋求外部幫助,從頭開始學(xué)習(xí)。
面對這樣一個世界級難題,課題組內(nèi)也缺乏經(jīng)驗(yàn)借鑒,但是萬蕊雪沒有被直接嚇退,“來不及擔(dān)心自己的能力,感覺無比興奮,就想證明自己的能力、實(shí)現(xiàn)自己的價值?!?p> 這也許就是“初生牛犢不怕虎”。
每一周,有三天萬蕊雪都要往返于清華和位于昌平的北京生命科學(xué)研究所,她只能去其他實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。但是,“在別的實(shí)驗(yàn)室明明很順利的實(shí)驗(yàn), 回來自己重復(fù)卻總出問題?!比f蕊雪總結(jié)了一個“六遍定律”,意思是一個實(shí)驗(yàn)失敗五次都沒事,也許做到第六次就成功了。但是“6”這個數(shù)字都只能是她美好愿望,失敗的次數(shù)遠(yuǎn)比6大得多。
“做夢都想把實(shí)驗(yàn)做出來”是她那段時間的真實(shí)寫照,“做夢都想在Western Blot(蛋白質(zhì)印跡法)上看到一條陽極條帶,結(jié)果有一天真的看到了,激動得不行不行的,然后一睜眼,看到的是宿舍的天花板??”
“為了回復(fù)審稿意見,三天沒有合眼”
在整個實(shí)驗(yàn)過程中,盡管舉步維艱,但是導(dǎo)師施一公院士一直給予萬蕊雪充分的信任,盡管不時會詢問課題進(jìn)展情況,但他更多地是鼓勵。“施老師說做課題要膽大心細(xì),讓我放開手腳?!比f蕊雪對導(dǎo)師的鼓勵非常感恩。
終于,2014年年底,寒冬中,萬蕊雪終于成功拿到了可以用來提取酵母剪接體的單克隆酵母。年后,她摩拳擦掌,開始最為自信的樣品純化工作。憑借之前對蛋白純化的熟練掌握,她敏銳地發(fā)現(xiàn)提純時間對樣品質(zhì)量的關(guān)鍵影響,因此省略了一個既耗時、又帶來樣品降解和解聚的風(fēng)險的步驟,從而突破了樣品制備的技術(shù)瓶頸。
2015年3月,萬蕊雪拿到了性質(zhì)良好、均一性良好的酵母剪接體樣品,這是一個重大突破。當(dāng)師兄告訴她,這一樣品已經(jīng)算到近原子分辨率時,萬蕊雪激動得一整夜睡不著覺。
此后,施一公帶領(lǐng)帶領(lǐng)團(tuán)隊不分晝夜地加班工作,希望第一時間將實(shí)驗(yàn)成果發(fā)表。兩周里,為了保證文章中背景知識的準(zhǔn)確性,萬蕊雪細(xì)細(xì)閱讀了數(shù)百篇論文。
萬蕊雪在使用電鏡進(jìn)行觀察
論文的審稿意見回來后,萬蕊雪一點(diǎn)也沒有耽誤,她立刻開展實(shí)驗(yàn)來回答質(zhì)疑。生化實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性在于每個實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)三次。樣品必須用同一批,不同批次樣品就必須再重復(fù)三次,才能拿到可靠結(jié)果。這就又是一段晝夜不分的日子。整整三天,萬蕊雪沒有合眼?!翱赡苁俏也┦可睦镒铌幇档娜??!边@句話,萬蕊雪卻是笑著說的。
2015年7月,兩篇文章被順利接收,背靠背發(fā)表在《Science》上。這項(xiàng)研究的意義被媒體形容為,“標(biāo)志著人類對生命過程和本質(zhì)的理解往前邁進(jìn)了關(guān)鍵一步,是生物科學(xué)基礎(chǔ)原理研究領(lǐng)域的重大突破,被譽(yù)為近30年中國在基礎(chǔ)生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)κ澜缈茖W(xué)做的最大貢獻(xiàn)?!?p> 直博第二年,就以共同第一作者的身邊發(fā)表了兩篇重磅論文,這當(dāng)然是一種莫大的幸運(yùn)。但越是了解萬蕊雪的“拼”,就越會發(fā)現(xiàn)這種幸運(yùn)背后的必然。
“手握三篇Science,今年春節(jié)不回家”
兩篇《Science》論文的發(fā)表僅僅是萬蕊雪科研的起點(diǎn),她只是回去睡了個好覺,就又以每天14小時的節(jié)奏投入了工作。僅僅三個多月之后,2016年1月,萬蕊雪的新工作又在《Science》上刊發(fā)。
博士生春節(jié)不回家的故事我們并非從未聽說,但是其中有許多可能是進(jìn)展不順、面臨科研的重壓而作出的無奈之舉,但萬蕊雪則不然。手握三篇《Scicence》論文,她卻主動選擇在2016年春節(jié)放棄回家過節(jié),而是在實(shí)驗(yàn)室里熬過了十多個不眠之夜。
為什么會做出這樣的選擇?原來是因?yàn)檠芯克枰睦鋬鲭婄R在清華僅有三臺,在平時很難預(yù)約到使用設(shè)備的機(jī)時,只有春節(jié)期間有空檔。萬蕊雪提前回家了幾天,就趕緊回到實(shí)驗(yàn)室,春節(jié),對她而言是“難得的科研時機(jī)”。
“每熬夜一宿,要完成兩千步操作”
2016的春節(jié),萬蕊雪和她帶領(lǐng)的一個研究小組有著近乎“變態(tài)”的打開方式。機(jī)器不歇,人三班倒,每個人工作至少8小時,實(shí)驗(yàn)24小時連軸轉(zhuǎn)。
每一班的8小時又都近乎是“變態(tài)”的工作強(qiáng)度——每分鐘要完成4個操作步驟,每小時就是240個,一夜下來就是兩千多步。每三個小時,電鏡的相機(jī)需要矯正一次,這需要5分鐘,這是萬蕊雪僅有的休息時間,如果要去洗手間,這也是唯一的檔口。
在談到這段經(jīng)歷時,筆者與萬蕊雪發(fā)生了這樣的一段對話。
“不夠喜歡的話,不可能這么拼”
整個采訪的過程中,萬蕊雪總是溫文爾雅的,語言也非常平實(shí)。然而,每每說到研究成果獲得突破的時候,她的眼睛里就仿佛放出光來。
“為什么國際上那么多頂級實(shí)驗(yàn)室都鉆研不出來,只有你們能做到?”面對這個問題,萬蕊雪回答得輕描淡寫,“可能沒有我們拼吧。”就是這么干脆。
歌詞里唱“愛拼才會贏”,但萬蕊雪認(rèn)為,不夠喜歡科研的話,可能確實(shí)做不到這么拼。她認(rèn)為,整個實(shí)驗(yàn)室都有一種心氣兒,“我覺得實(shí)驗(yàn)操作得好,技術(shù)好,改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案是一方面,更重要的,可能是因?yàn)槲覀冋娴暮芟氚堰@個課題第一個做出來,而且是盡可能好地做出來,這股心氣兒,這種精氣神,是一直支撐我們的?!?p> 說到這里,萬蕊雪突然坐得更直了,說,“有人會質(zhì)疑說我們做得太理論了,很難應(yīng)用,其實(shí)不是這樣的,我們現(xiàn)在做剪接體,對于理解疾病,進(jìn)一步攻克疾病是有很大意義的。我從高中就熱愛生物學(xué),就是對科學(xué)研究有點(diǎn)貢獻(xiàn),造福人類。”
“不忘初心”
萬蕊雪的微信用得不頻繁,這幾乎是她的工作節(jié)奏所必然決定的,她的朋友圈不怎么更新,而個性簽名更是只有很簡單的四個字,“不忘初心”,連個標(biāo)點(diǎn)符號都沒有。
什么是她的初心?“探索生命的奧秘,做好科研,貢獻(xiàn)人類?!倍际嵌叹?,字字鏗鏘。
在一次國際會議上,萬蕊雪分享了課題組的研究成果,一位白發(fā)蒼蒼的老爺爺走過來對她說,“Congratulations,Ruixue!(蕊雪,祝賀你!)”“這個爺爺?shù)拿忠郧笆侵荒茉诮炭茣峡匆姷?這種心情,你能理解吧?”她激動得用了一個問句。
萬蕊雪(右一)參加2016日本RNA會議時與著名生物學(xué)家Reinhard Luhrmann(右二)合影
2016年,萬蕊雪入選了全國僅五人的 “未來女科學(xué)家計劃”,她將此視作莫大的鼓勵,但同時,她認(rèn)為“這也是一種期待吧,我不能辜負(fù)這個期待?!?p> “對生命機(jī)理的研究,沒有終點(diǎn),這就是科研的魅力。”萬蕊雪說這句話的時候,陽光從清華醫(yī)學(xué)樓的玻璃天窗中灑進(jìn)來,正好灑在她的身上,把面龐和每一根發(fā)絲都照得閃亮。
本文作者:清華大學(xué)小研在線/王中興 李紀(jì)琛
致謝:清華生命學(xué)院博士生張厲、新聞學(xué)院碩士生李成章對本文亦有貢獻(xiàn)。