作者:王兆昱 来源:科学网微信公众号 发布时间:2023/8/8 20:34:20
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博后一作发Cell,已加盟清华开展独立研究

 

2023年春,在美国斯坦福大学做了4年博士后的秦为回国了。这位31岁的年轻博后,刚回国就加入清华大学药学院,开展独立研究。
2023年夏,秦为又收到了好消息,他在斯坦福时的研究成果发表在生物学顶刊Cell上。这是他首次以一作身份在Cell上发论文。
在化学生物学领域“行走十余年”,秦为将细胞看作社会,而细胞中形形色色的蛋白质,就像社会上形形色色的人。
在接受《中国科学报》采访时,秦为说:“我们搞科研的,就像细胞里专一的酶,每时每刻都在催化自己的研究产物。”

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清华大学助理教授秦为

绘制细胞社会的“大数据地图”

如果把细胞看作社会,那么细胞内的蛋白质就像社会上的人。

一个蛋白质的生命轨迹就如同人的一生,从“出生”(合成)到“死亡”(降解),它会在不同时间去到不同地方(时空定位),遇到很多的“人和事”(相互作用),并承担自己的“社会责任”(功能执行)。
观察和记录不同的蛋白质在细胞内或细胞间的迁移,应该是非常有趣的。然而,目前的显微镜和传统的质谱技术都存在着很大的局限性。
秦为的这篇论文,则报告了一种名为TransitID的新技术,可在活细胞中同时绘制数千种内源蛋白质的迁移路径图,从而揭示目前现有方法都无法看到的生物学图景。
这篇论文发表于6月28日,通讯作者为Alice Y. Ting,她是美国国家科学院今年的新科院士。第一作者是博士后秦为和博士研究生Joleen Cheah。

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论文成果在6月28日发表于Cell
秦为告诉《中国科学报》,蛋白质和人一样,会“出差”或“出国”。蛋白质有时从细胞内的一个区域跑到另一个区域,就像一个人从北京到广州;而有时会从一个细胞跑到另一个细胞,就像一个人跑到了不同的国家。
正如新冠疫情防控中所需的“大数据地图”,可以帮助管理人员聚焦到流动中的人,TransitID技术可以绘制细胞社会中的“大数据地图”,帮助科学家聚焦到流动中的蛋白质。
除了开发这种技术外,这篇文章还举例证明,TransitID技术的应用性很强,可以带来一些史无前例的新发现。
比如,利用TransitID技术,研究团队发现,转录因子JUN在感受到某种压力或伤害时,会从细胞核跑到应激颗粒中,就像地震时人跑到避难场所一样。应激颗粒会保护转录因子JUN,使其免受氧化的伤害,从而“逃过一死”。
再比如,TransitID技术还能识别在巨噬细胞和癌细胞之间发出细胞间信号的蛋白质,从而可以进一步研究,为什么巨噬细胞会被癌细胞“策反”,失去原本应该杀死癌细胞的能力。
TransitID技术为探索生物学微观世界提供了新的有力工具,与显微镜和传统质谱技术形成了很好的互补。“显微镜只能看到你感兴趣的蛋白质在动,但不能挖掘未知蛋白质;传统质谱技术能够看到细胞内有哪些蛋白质,但不知道它们的动态去向。”秦为解释道。

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图解:TransitID技术

跨越4000多公里合作,坐着飞机“护送”样品

谈起研究过程,秦为语气轻松。然而只有他本人知道,这篇论文有多么来之不易。整个研究花费3年多的时间,跨越了4000多公里的距离,甚至需要研究人员坐着飞机去护送样品。

2019年8月,秦为满怀期待地来到美国西海岸,进入斯坦福大学Alice Ting课题组,以博士后身份开展研究。这篇论文的课题设计,早在一年前就通过邮件和视频会议进行反复讨论后完成。而秦为到达美国两周后,就马不停蹄地开始了这篇论文的相关实验。
Ting实验室近十年来的一个重要研究方向是“活细胞中的时空蛋白质组学”,即使用邻近标记酶APEX2或TurboID在细胞中给邻近蛋白打上标签,使得这些蛋白可以被收集并通过质谱鉴定。秦为解释,导师当时在做的研究,相当于标记蛋白质空间定位的打卡桩,可以理解为一个人从北京到广州,进出车站时刷身份证的机器。

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秦为在斯坦福的导师Alice Ting
导师的研究方向,为秦为的工作奠定了基础。然而,秦为刚进入实验室半年多,整个实验室就由于疫情被迫停摆了。
据秦为回忆,当时美国的疫情是阻碍课题推进的最大困难。即使之后疫情好转,由于实验室管理规定,当时每个人每天在实验室只能待半天,而不能全天待在实验室,这大大拖慢了研究进度。
好在组内合作非常顺利。这篇论文有两位共同一作,分别是秦为和他的博士生师妹Joleen Cheah。两人在充分讨论后,分别在上午和下午进行实验“接力”,各自独立高效地完成任务。

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秦为拍到的斯坦福校园
除了组内合作外,他们还和其他单位的科研人员合作。其中一名主要合作者是麻省理工学院(MIT)的Steven A. Carr,他是蛋白质组学的著名专家。
斯坦福位于美西地区的洛杉矶,MIT位于美东地区的波士顿,因此,这是一场横跨整个美国的合作。每次,秦为他们会将样品寄到4000多公里外的MIT,让Steven A. Carr课题组来做鉴定。
然而有一次,这样长距离的样品寄送出了岔子。
“我们的样品非常珍贵,需要大量时间去准备,做一个样品需要一个月。结果快递寄错地方了,我们非常着急,直接买了飞机票去把样品拿回来,又一路护送样品,交到合作者手上。”秦为笑着讲述。
2022年10月,课题组将文章投至Cell,在根据审稿人意见补充实验之后,文章被顺利接收。整个研究过程可谓经历了“酸甜苦辣咸”。

“我会把自己比作一个很专一的酶”

当被问及“用什么样的蛋白质比喻自己”时,秦为回答道:“我会把自己比作一个很专一的酶,就做好自己,专注于一件事情。细胞里面的酶就是这样,每时每刻都在做同一件事,其实和我们做科研的人挺像的。”

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秦为和斯坦福同事合照
秦为的履历十分优秀:2014年本科毕业于北京理工大学生命学院,2019年博士毕业于北京大学前沿交叉学院,2019至2023年在美国斯坦福大学做博士后。
放到哪里看,这都是一个“学霸”的履历。可秦为对自己的评价是:“从小学习成绩不算太好。”他坦言,他高中时所在的重庆南开中学实力非常强,全年级1000多人,自己曾一度考到600名以后;高考成绩也不算很好,卡着分数线才上了北理工。
刚上大学时,周围的新生都纷纷加入各种社团,而秦为觉得“自己不擅长文娱体育活动,只能在寝室睡觉”。后来他觉得不能这样“无所事事”,就主动加入了庆宏教授的实验室。
“我很感谢庆宏老师,他愿意接收当时大一、什么都不会的我。”秦为称庆宏教授为自己科研训练的“启蒙老师”。
就这样,从18岁开始,秦为就成为了那个“泡”在实验室的“专一的酶”。
在通过夏令营进入北大后,秦为确立了自己的研究方向——化学生物学,这与当时的两位导师陈兴教授和王初教授有着直接联系。
在北大读博期间,秦为还有一个大收获,那就是遇到了现在的妻子。博士毕业后,他与妻子一同前往美国西海岸,妻子在加州大学旧金山分校做博士后。两人在科研上有共同话题,在生活上也是彼此关怀。
当被问及“想对更年轻的科研工作者说什么”时,秦为表示,专注是最大的要义,“处于这个阶段,可能有很多事情会影响到你做科研的热情,但你要有足够坚定的信念来完成手上的事”。
目前,秦为在清华的实验室已经完成初步搭建,研究团队也在逐步壮大。对于未来的研究目标,秦为的规划非常清晰:他希望开发一些化学生物学的工具,从宏观的层面,来帮助理解不同的蛋白质。“用系统的化学生物学方法,理解多样的现象与细节。”这是秦为的长期目标。
信息来源:
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00596-2
https://www.sps.tsinghua.edu.cn/info/1011/1814.htm
 
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