4月20日上午,中国科学院院士、深圳医学科学院创始院长、深圳湾实验室主任颜宁教授应北京师范大学生物学社邀请在京师学堂作“京师大讲堂”学术讲座——“From Structural Biology to Structural X-ology CryoSeek: a strategy to explore the unknowns using cryo-EM”。讲座由科研院、生命科学学院主办,生物学社和生命科学学院学生会承办,全校200余名师生参加讲座。本次讲座由生命科学学院2022级本科生钏仕琼主持。颜宁老师以深入浅出的方式,带领听众穿越结构生物学的探索历程,解密冷冻电镜技术如何推动生命科学革命。
从教科书空白到科学突破:葡萄糖转运蛋白的征程
“我的初心很简单——让研究成果写入教科书。”颜宁老师以幽默开场,“但事实上,后面回想起来这个目标还是太小了,同学们也应该看得更高,才能走得更远。”自2007年在清华大学建立实验室起,颜宁团队便瞄准了葡萄糖转运蛋白GLUT1这一膜蛋白研究领域的“珠峰”。历经数代科研人的努力,团队于2014年首次解析GLUT1的三维结构,揭示了其“贝壳状”动态工作机制。这项成果不仅登上《分子细胞生物学》经典教材,更为靶向药物设计奠定基础。
冷冻电镜革命:看见生命的“暗物质”
“技术突破让不可能变为可能。”颜宁老师重点介绍了冷冻电镜技术带来的“分辨率革命”。颜宁团队借此解析了7大类钠离子通道的结构,其中编码NaV1.7通道的基因SCN9A突变被证明是疼痛感知的核心开关——其功能丧失导致“无痛症”,而过度激活则引发神经性疼痛。
更令人振奋的是,团队将冷冻电镜技术用于探索“生命暗物质”——自然界中未知的生物分子。从衣藻表面发现规整排列的5'-5'磷酸二酯键连接的新型多糖,到清华大学荷塘水中捕获的全新纳米纤维,颜宁老师展示了结构生物学如何从“解答已知问题”转向“发现未知世界”。
“端到端”科研愿景:深圳医学科学院与深圳湾实验室扬帆起航
在谈及科研转化时,颜宁老师以深圳医学科学院和深圳湾实验室为例,描绘了“从实验室到病床”的完整创新链。该研究机构致力于完全打通科研到临床产业,整合大学、医院、产业、政府等部门,优化体系,实现端到端的、能够造福于人类生命健康的事业。
尾声:科学的火种生生不息
在提问环节,学生们就解析蛋白质结构的具体步骤、不同的葡萄糖转运通道在进化过程中的关系、AI预测蛋白结构、膜蛋白进化逻辑等话题踊跃提问。对于AI的边界,颜宁老师坦言:“AI的发展确实超出大多数人的预期,然而目前AI擅长的仍然是在大量数据以及碎片化信息中做总结,无法取代人类。至于未来的AI会在生命科学领域产生什么影响,我也必须承认我不是这方面的专家,无法作出预测。”她以团队与清华智能产业研究院的合作为例,“AI帮我们从亿级分子库中筛选出20个候选分子,但最终哪个能成为药物,仍需湿实验验证。”对于未来,她笑称:“等到AI能够完整取代实验室的那一天,我们离科幻片里的世界也不远了。”
活动的最后,北师大生物学社和生科院学生会的学生代表向颜宁老师赠送“京师大讲堂”纪念牌和象征着“永不分离”的梨形玩偶,既纪念师大学子与颜宁老师的思想碰撞,也象征科学与探索精神的永恒联结。
本次讲座不仅拓展了同学们的学术视野,也激发了大家对结构生物学领域的浓厚兴趣,为同学们提供了宝贵的学习和交流机会。未来,生科学子将继续秉承“学为人师,行为世范”的校训精神,在不断精进自身学识的同时,努力带领广大学子探索生命科学的奥秘,向社会播撒科学精神的种子。