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科研｜华农发了篇《nature》，他们的故事你一定想知道！

湖北发布 2016-05-27 17:29:29

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2016年5月25日，国际顶级学术期刊《Nature》在线发表了华中农业大学生科院/作物遗传改良国家重点实验室殷平教授结构生物学团队关于N6腺嘌呤甲基转移酶METTL3-METTL14蛋白复合体晶体结构的最新科研进展。论文以“Structural basis of N6-adenosinemethylation by the METTL3-METTL14 complex” 为题，首次报道了METTL3-METTL14蛋白复合体晶体结构，该结构揭示了RNA N6腺嘌呤甲基化修饰过程中的结构基础，并为进一步研究m6A功能和药物筛选提供了思路。此研究是表观遗传学领域的一项突破。

　　众所周知， RNA（核糖核酸）是生命遗传信息有效翻译的基本载体。近年来，RNA化学修饰一直是研究的热点。其中许多生物的mRNA中存在一种至关重要的化学修饰，即N6腺嘌呤甲基化修饰。该修饰非常保守，在病毒、细菌、酵母、拟南芥、水稻和人中普遍存在。越来越多证据表明，RNA N6腺嘌呤甲基化修饰与生物的生长发育息息相关。它起到一个开关的作用，决定特定基因的表达或失活。信使RNA甲基化水平在胚胎发育过程中也发挥着重要作用，甲基化模式的紊乱与许多发育失调综合征有密切关系。在人体内，该修饰主要由甲基转移酶复合体完成，其中METTL3和METTL14为该复合体的核心成员。

　　约在20年前，有研究就已经鉴定出甲基转移酶METTL3,另一个甲基转移酶METTL14 最近才鉴定出来。为什么该修饰中会同时存在两个甲基转移酶，该甲基转移酶的作用方式究竟是怎么样的？这些问题一直没有合理的分子机制解释。从2014年开始，殷平教授课题组同时针对水稻和人源N6甲基转移酶的作用机制展开研究。其中，关于人源N6甲基转移酶复合物率先取得了突破。最终，综合利用结构生物学，生物化学等研究方法，揭开了这一谜底。

　　通过结构研究发现，尽管METTL3-METTL14蛋白复合体中存在两个甲基转移酶，但只有METTL3的催化中心结合了反应底物SAM（S-腺苷甲硫氨酸）而METTL14中没有SAM，生化实验也表明一分子的METTL3-METTL14复合体只结合一分子SAM。进一步研究表明METTL3和METTL14这两个甲基转移酶在复合体中存在着功能分化，METTL3主要起到催化作用，而METTL14主要提供了结合底物的平台。这一发现为全面了解N6 腺嘌呤RNA甲基化修饰奠定了基础。除此以外，该课题组针对水稻中的N6甲基化机制也有一定进展，初步显示存在着一种不同的调控方式，期待进一步的报道。

　　该研究由华中农业大学殷平课题组完成，博士研究生王祥，硕士研究生冯静以及本科生薛缘为论文共同第一作者，殷平教授作为论文通讯作者。华中农业大学蛋白质平台为该研究的开展提供了强有力的支持，其中昆虫细胞表达平台的建设对研究顺利完成起到了关键作用，极大地促进了各项基础研究的发展。中科院物理与数学研究所唐淳研究员为本次研究提供了帮助。研究中所涉及的结构数据通过上海光源BL-17U，国家蛋白质科学中心BL-19U等线站采集。科技部基金、霍英东教育基金、华中农业大学科技自主创新基金和人才启动基金对本项研究提供了资金资助。

华中农业大学在报道《Nature》发表殷平课题组关于RNA表观遗传学研究进展这一新闻之余，也采访了殷平教授及其团队，下面就让我们一起来看看他们实验室的故事吧！

殷平团队：一群领跑的科研达人

　　2016年5月25日晚上11时，夜幕已沉，校园渐归宁静。作物遗传改良国家重点实验室A102室，约80平米的实验室里，10来个学生仍正专注地进行实验操作。40瓦的日光灯将整个实验室照得通亮，除了偶尔围绕实验操作的低声交谈，打破这平静的，只有那台低温冰箱工作时发出的低沉声音。

　　这种与时间赛跑到深夜的景象是生科院殷平教授实验室的常态。两年多常态的坚持下，实验室终于迎来了“收获季”。

　继4月18日在《Nature communications》上刊文揭示RNA识别工具蛋白的作用机制后，5月26日，殷平团队在国际顶级学术期刊《Nature》在线发表了关于N6腺嘌呤甲基转移酶的最新科研进展，首次报道了METTL3-METTL14蛋白复合体晶体结构，取得了表观遗传学的一项突破，这也是华中农业大学首篇登上《Nature》的研究论文。

　　“能够比别的研究团队跑得快一点，是我们的幸运”，殷平说：“团队的这项研究，得益于天时、地利、人和”。

成功：天时、地利、人和聚到了一起

　　DNA上储存的遗传信息，经过RNA的有效翻译表达，控制着生物体的性状表现。在这段遗传单位和表观单位的信息沟通路途中，RNA作为运输载体，存在着动态修饰变化，而运输载体的变化影响着最终的性状表现。

　　谁让修饰产生？修饰发生变化的具体机制如何？近几年来，RNA的修饰催化机制成为了科学研究的热点前沿问题，越来越多的科学家们逐渐关注除常规核酸外的其它遗传密码在扩充遗传信息表达方面的作用。2013年底，殷平来到华中农业大学建立起自己的实验室时，便将目光聚焦于RNA研究，并着手准备相关实验，“做最前沿的，做大家都想做的，在最前沿的研究中去拼速度、拼智慧。”

　　这份对科学前沿问题的敏感和执着，让殷平团队抓住了“天时”。

　　选择了做最前沿的研究，就注定是一场辛苦的竞逐。在给记者讲述这场竞逐的精彩时，殷平首先感谢的是学校提供的“地利”和师生们的“人和”。

　　“地利”就是学校提供的研究平台。2014年，学校审时度势决定筹措建立蛋白质公共研究平台。在学校的支持下，建成了相比于传统的原核系统表达效率更高的昆虫细胞表达平台，同时购置了一系列关键的蛋白质研究仪器。平台建立之前，每次做实验只能去光谷生物城进行检测分析，费时费力。2015年平台建成后，实验室邹婷婷老师和访问学者刘也行博士拥有良好的细胞操作经验，全力支持昆虫细胞表达平台的建设，殷平团队受惠于这个表达平台所提供的源源不断的原材料，极大地推进了实验进度。

　　“‘人和’比什么都重要，尤其得感谢大王。”殷平口中的大王全名王祥，这篇论文的第一作者之一，是殷老师“借”来的博士。王祥原本的研究方向是油菜遗传育种，因研究合作，殷平有缘结识了他，一段时间的接触，对大王“心里很放心”的殷平向其导师杨光圣提出了“借兵”的要求，邀请王祥担任这项研究的博士生主力，“一开始很担心杨老师不放人”，殷平说，没想到杨光圣老师爽快地答应了，正是这份“爽快”，让殷平再次见证了“人和”的力量，心中对这项研究更加增添了一份底气。就这样王祥于2013年12月17日加入实验室，原来从事“田间工作”的他，刚进实验室时像“一张白纸”，殷平手把手带他熟悉实验程序，小到怎么开盖子的细节都不放过。而“借”来的这个博士，不负众望地挑起了大梁。

　　“没有其他老师的帮助，实验根本做不下去。”殷平清楚地记得，建立研究平台之初，实验条件尚不完备，从生科院书记和院长亲自帮忙张罗实验室，作物遗传改良国家重点实验室袁主任直接负责重要仪器购置，学校和学院很多老师都给予了无私宝贵的支持……一个个帮助他的人，他坐在办公室列举了了许多许多。

赛跑：几个关于“夜”的故事

　　在采访中，记者记录下了这么几个与“夜”有关的故事。

　　“导师”牌宵夜。实验室最初设在第一综合楼时，殷平常常化身“深夜食堂”里的师傅，在晚上十一二点给学生煮上一锅热气腾腾的面条，氤氲的热气在筷间舞动，“滋滋滋”一碗热面下肚，填饱了肚子，更暖了人心。

　　这是一个和学生“泡”在一起的导师。大多数时候，和学生一起去食堂吃饭；紧要关头，跟学生一起通宵做实验。有一次去外地出差，恰逢王祥的实验遇到些挫折。出差在外的殷平，身在千里外，心在实验室，每天和王祥通话一个多小时，手把手指导实验逻辑。出差回来，下了火车，已是晚上10点多，殷平仍直奔实验室，拖着沙哑的嗓音，和大家讨论到凌晨一点多。对于这件事，王祥至今记忆犹新，“殷老师都一周没见孩子了，叫我做不到。”

　　“只见过上海的夜”。根据实验需要，团队成员轮流平均每个月需要往返上海一次，但都保持着24小时内武汉到上海做完实验，再赶回武汉的往返节奏。每次行程匆匆的他们，“只见过上海的黑夜”，下了火车是傍晚，直奔上海同步辐射光源实验室连夜做实验，实验结束是拂晓，便急忙赶回武汉。

　　“兵熊熊一个，将熊熊一窝。”殷平的团队，讲究工作强度和工作效率，学术圈的激烈竞争是常态，实验室的勤奋便是这种常态下的进取之道。

　　“你晚上11点来实验室看看，我们都在实验室。”王祥今年春节在实验室忙着实验论文，都没顾上回重庆过年。大年初二，殷平也赶回了实验室，带着王祥一起吃了顿大餐，算是开工饭。

　　“王祥和项目组的另外一位研究生、一位本科生，三人的日均工作时间超过40小时，平均每人每天十三至十四小时。”对实验室的“拼”，殷平做了这样的量化计算。

　　“一群生活在黑夜的精灵。”王祥笑着打趣。

　　抢在夜里投稿。美国东部时间属于西五时区，比北京时间晚13个小时。为了克服时差，将时间用到极致，殷平形成了半夜投稿、半夜刷手机查邮箱的习惯。“这样编辑一上班就可以看到稿件，有一天的时间来处理和回复邮件。”

　　每一步都力图做到极致还体现在许多细节上。比如论文的初稿反复地改语言、改逻辑，前后易稿逾15次。再比如在收到reviewer反馈意见要求4周内修改完毕时，团队吹响集结号，集结实验室全体成员进入了28×24小时的倒计时，工作精确到小时。最后，赶在第27天完成修改，“定稿时，特意挑了个吉利的时间，晚上11:58分投过去”，科学家，有时也需要点运气。

　　夜路上的同行人。“其实，实验室的夜生活是很多华农科研人的常态。”殷平说，他有次晚上10点多给张启发老师发邮件，不过几分钟，就收到了张老师的回复邮件。“说明张老师那时候还在电脑面前工作。”这样的事例，殷平说还有很多。

　　夜深了，二综门口的那条水泥路上，昏黄的灯光伴着摇曳的树影，目送着一群群下了实验台结束工作的“夜行人”的背影。“我们经常碰见园林学院和作重室的老师，有时还聊上几句。”王祥这个朴实的重庆男孩笑着说，“当你发现一群人也在一起奋斗时，那种感觉是最棒的！”

纯粹：年轻师徒的科研动力

　　“80后”教授+《Nature》发文，两个关键词合到一起，可能会得出“年轻有为”“事业早成”等一系列判断。但事实上，殷平入职两年来，还是遇到了一些意料之外的困难，"实话实说，有一段时间，遇到了不少困难”，殷平说，凡事都是万事开头难，困难面前，科研本身所具有的意义和价值成为他继续竞逐的动力。

　　“没有硕士转博时，告诉自己不要把自己想象成一个老师，就把自己当成一个super博士后；科研经费捉襟见肘时，就想着把自己的力量多发挥一点。只要想着自己手中的课题是重要的，就一门心思做好课题”。殷平说，他当初找工作时来过华中农业大学一次，那个时候就下定决心一定要去这里。他是被华中农业大学纯粹的学术氛围感召而来，在他看来，很多华农科研人骨子里都透着一份实干的劲儿。他，就是坚持着同一份纯粹，用实干去克服困难。

　　他的三徒弟，这次论文的三个共同第一作者——借来的博士王祥、硕士研究生冯静、本科生薛缘在谈到这两年的心路历程时，王祥说，其实自己就是想了解一个科学问题；冯静说，把研究当成一份职业、一项事业；薛缘说，我就想学习怎么解决问题。

　　谈到未来的打算，薛缘说，争取更成熟一点，不依赖师兄；王祥说，把下一个课题做好；殷平说，更加纯粹地去做一些更有意义的研究。

　　这篇《Nature》带给他们的，可能就是可以更加纯粹地做研究。

（来源华中农业大学）

责任编辑胡汉敏