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HHMI青年科学家唐淳:刺探跃动的生命

时间:2012-02-12 04:58来源:人民日报 作者:admin 点击:
唐淳: 中科院武汉物理与数学研究所博士生导师。1998年获浙江大学生物学学士,2003年获美国马里兰大学生物化学博士,2003至2007年在美国国立医学中心糖尿

 

唐淳:
 
中科院武汉物理与数学研究所博士生导师。1998年获浙江大学生物学学士,2003年获美国马里兰大学生物化学博士,2003至2007年在美国国立医学中心糖尿病、消化及肾脏疾病国家研究院从事博士后研究,2008年至2009年在美国密苏里大学生物化学系任终身制助理教授,2009年12月入选中科院“引进海外杰出学者计划(百人计划)”回国。
 
主要研究方向为溶液核磁共振、生物物理和结构生物学,多年从事生物大分子核磁的新方法及应用研究,建立和发展了顺磁核磁技术并对生物大分子进行溶液动力学的表征。
 
时尚的针织帽、红色的中式坎肩,36岁的唐淳着满身“龙”字迎接着自己的本命年。这一身“潮男”装扮走在街上,任谁也想象不到,他是一位埋首生物学研究的科学家,而且是青年科学家中的佼佼者。2011年3月,他获得国际基金组织人类前沿科学计划HFSP青年人才基金的资助,成为中国内地第三位获此殊荣者;今年1月,他又荣获“霍华德·休斯首届国际青年科学家奖”。
 
解析蛋白质动态结构
 
“像在看她们跳舞”
 
生在苏州,学在杭州,唐淳从小生活在风景如画的人间天堂。不过,唐淳认为,让他受益最深的是当地崇文重教的文化传统。在这种氛围熏陶下,唐淳从小对学习和研究抱有浓厚的兴趣。1994年进入浙江大学时,唐淳学的是生物,但他对化学也非常感兴趣。1998年本科毕业后,他到美国马里兰大学攻读博士学位,选的就是生物化学专业。
 
提起“生化”,人们可能会想到“生化武器”,但唐淳的研究方向,其实是与治疗疾病相关的。博士在读期间,他重要的研究对象,就是人们“谈虎色变”的艾滋病毒(HIV)。如何去解析艾滋病蛋白质的溶液结构,探索艾滋病毒的生长成熟机制?此时,唐淳开始掌握一门重要的武器——核磁共振技术。“和一般研究方法不同的是,我们用核磁共振技术可以分析蛋白质在溶液里的动态结构,而不是静态结构。生命本身就是运动的,在溶液状态,我们能更接近蛋白质自然的生命状态。”唐淳说。
 
唐淳打开电脑,演示了几个蛋白质的跃动状态。“这些动画其实都是电脑重构的,这些并不能通过显微镜用肉眼看到,只能靠我们的技术手段,发现它们在时间、空间中的三维结构和运动轨迹,再进行重构。”唐淳说。生物大分子都是由氨基酸、核苷酸等组成的有机高分子;多个生物大分子由非共价相互作用则可进一步形成复合体。生物大分子和它们的复合体中每一个原子的空间位置,使得生物大分子呈现一定的空间形状,即三维结构。而发现蛋白质的分子结构,定位其中各个原子的存在方位,判定运动轨迹,唐淳说:“像在看她们跳舞”。
 
正是通过溶液核磁共振技术,唐淳发现艾滋病毒为什么在不成熟状态下是球形,而成熟状态下是锥形,艾滋病毒从不成熟发展到成熟状态,与一种衣壳蛋白的结构变化密切相关。“顺藤摸瓜”似的,唐淳发现了一种能够抑制艾滋病毒成熟的小分子化合物,并在美国申请专利。利用这种小分子化合物,制药企业有望研发出治疗艾滋病的新药。
 
发展核磁共振技术
 
热衷于新方法研究
 
尽管在艾滋病毒研究方面取得了进展,但唐淳觉得:“我的兴趣在新方法研究,做一个制造工具的人”。2003至2007年在美国国立医学中心糖尿病、消化及肾脏疾病国家研究院从事博士后研究时,唐淳就将自己的研究重心转向了核磁共振新方法。他建立和发展了多种核磁共振新方法,特别是独辟蹊径,发展了用于研究蛋白质溶液动力学的顺磁弛豫增强(PRE)方法。“在核磁共振中一旦有顺磁物质,会导致研究对象的波谱信号变弱,所以一般的研究中要尽量避免顺磁的干扰。我却在蛋白质的特定点位上特意加入顺磁探针,根据波谱信号变弱的程度来计算大分子各个部位与探针之间的位置变化,从而了解蛋白质的结构的动态变化。”唐淳说。
 
利用这一新方法,他得到了一系列重要发现,包括发现了艾滋病毒蛋白酶前体激活的物理机制等等。2006年、2007年、2008年,他的研究结果连续发表于Nature等重要学术杂志上。
 
2008年,唐淳从60多位来自世界各地的核磁共振专家中脱颖而出,应聘成为美国密苏里大学生物化学系终身制(Tenure—Track)助理教授,开始了独立研究之旅。此后,唐淳进一步发展了顺磁弛豫增强(PRE)技术,提出了差比顺磁核磁(DISPRE)技术,这一新方法利用两种不同的顺磁探针提供的PRE观察量的比例关系,来同时得到生物大分子动力学变化的空间和时间尺度。目前,他所发展的顺磁核磁共振方法已经被学术界广泛采用,成为国内外相关核磁共振学习班的必修内容之一。
 
我喜欢自由探索
 
那才是创新的源头
 
在美国学习、研究10余年,获得了终身制的教职,买了房,定了居,唐淳实现了所谓的“美国梦”。但一场“万里一线牵”的爱情让他改变了自己的“运动轨迹”,把他“牵”回了祖国。2009年底,唐淳通过中国科学院“引进海外杰出学者(百人计划)”全职应聘至中科院武汉物理与数学研究所工作。“房子低价卖了,现在我连美国绿卡都打算放弃。”唐淳笑着说。
 
在唐淳的办公室,记者正巧碰见了他的夫人,浙江大学副教授张纬萍,一位聪明、漂亮和开朗的知性女子。
 
“我2008年到他的大学做短期访问学者。在一位老教授家举行的圣诞PARTY上,我们初次见面。我是研究药理学的,他是研究生物化学的,学科上还是有许多交叉点的,聊着聊着,慢慢就熟悉了。”张纬萍说。旁人听不懂的专业话题,却成了唐淳与张纬萍之间剪不断的“红线”。张纬萍回国后,俩人通过“网恋”继续保持联系。2009年12月,唐淳正式回国。2010年1月,唐淳和张纬萍喜结连理。
 
为什么不选择妻子所在地浙江的研究机构,而是选择武汉呢?“这里有波谱与原子分子物理国家重点实验室,有国内最好的核磁共振设备。另外,在物数所,我随时可以同物理学家讨论,做原创性的方法研究。”唐淳说。“他呀,也没到别的地方多跑跑,多比比,一下子就选了这里。”张纬萍打趣道。“这就像选老婆一样,只要看对眼,一个就行了。”唐淳笑笑说。
 
由于唐淳的研究领域在国内国际都属于前沿学科,回到中国,唐淳的研究更没有任何条条框框,整个科研团队,都是由唐淳一手建立。“我喜欢自由探索,我认为,那才是创新的源头。”
 
2011年3月,唐淳获得了国际基金组织人类前沿科学计划HFSP青年人才基金的资助,成为中国内地第三位获此殊荣者。他与合作者的项目“气味受体蛋白对小分子识别的结构和功能研究”总分排名第四,项目资助35万美元/年,共3年。
 
之后,唐淳又申请了霍华德·休斯医学研究所(HHMI)国际青年科学家,竞争十分激烈。760名申请者,只有55人有资格参加答辩,全球只有28人最终入选,中国只有7人入选。入选者可以得到“国际青年科学家”的称号和资助,自由做自己感兴趣的课题,知识产权归原单位和国家。唐淳获得了65万美元的研究资助。
 
“虽然申请这个基金也要报项目,但他们对项目研究本身没有非常硬性的要求,主要看研究者的‘潜力’,决定是否给予资助,最后看研究者的发展情况,决定是否继续资助。”唐淳说。这和喜欢“自由探索”的唐淳非常对脾气。
 
“参加答辩时,评委有3个是诺贝尔奖得主,一点都不能马虎。”唐淳说。他点开自己和一位科学家的合影,“瞧!这是其中之一,2003年诺贝尔化学奖得主Roderick Mackinnon(罗德里克·麦金农),今年才55岁,是我的偶像。成为HHMI研究员后,我会有很多机会和这些大科学家学习交流!”唐淳充满期待地说。
 
在科学海洋里自由遨游的唐淳,正向着自己的“偶像”迈进。
(责任编辑:admin)
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