热门:痴迷马拉松的美国科学院院士程亦凡

本篇文章2502字，读完约6分钟

原创乌鸦少年点击上面的蓝字“返朴”关注我们，看越来越多的历史文案爱马拉松。 他的人生也像马拉松一样。 1991年获得物理博士学位后，2006年40多岁成为ucsf助理教授，1996年博士毕业5年后转到结构生物学行业，年用冷冻电子显微镜分析膜蛋白结构。 他不受教条的束缚，总是挑战各种极限 美国当地时间年4月27日，程亦凡教授当选为美国国家科学院士。 恭喜你！ 整理|乌鸦少年当地时间4月27日，美国科学院( nas )公布了最新院士和外籍院士的入选名单。 美国加利福尼亚大学旧金山分校( ucsf )生物化学生物物理学教授、霍华德·舒斯医学研究所( hhmi )研究员程亦凡当选为美国科学院会员[1] 资料来源:程亦凡本人提供程亦凡，1978年进入武汉大学物理系就读本科，1991年获得中国科学院物理系博士学位，从事电子光学、图像理论和高分辨率电子显微镜的理论和实验研究。 毕业后，他辗转于挪威和德国，继续进行材料科学的电子显微镜研究。 1996年，程亦凡跳槽到结构生物学行业，在ken taylor和藤吉好则实验室学习冷冻电子显微镜( cryo-em )，研究二维晶体和膜蛋白结构。 1999年底，他来到哈佛医学院，参加了thomas walz研究所。 2003年参与了水通道膜蛋白aqp0的结构分析，得到了1.9埃的分辨率。 长期以来，这是用冷冻电子显微镜法得到的最高分辨率的结构。 2006年，程亦凡成为ucsf助理教授，开始了独立的实验室工作，致力于利用冷冻电子显微镜技术研究生物大分子的三维结构。 年末，他与同系的david julius教授合作，首次利用单粒子冷冻电子显微镜的做法，将感受温度和辣椒素的trpv1通道蛋白结构解析到原子分辨率的水平，给冷冻电子显微镜行业带来了重大突破。 很多结构生物学家从此开始重新审视冷冻电子显微镜在结构生物学研究中发挥的作用。 结构生物学行业一般采用x射线晶体学、核磁共振成像( nmr )和冷冻电子显微镜三种技术研究蛋白质结构。 但是核磁共振成像技术只能应用于比较小的蛋白质，x射线晶体学要求蛋白质分子的晶体形成良好的结构。 这两种做法的局限性促使科学家用冷冻电子显微镜研究蛋白质的结构。 可以说是用电子显微镜拍摄蛋白质。 将蛋白质快速冷冻在薄玻璃化的水中，拍摄不同取向的单一粒子蛋白质的二维图像，然后用计算机图像解决算法结合这些二维图像，重构完美的三维图像。 实际上，在20世纪70年代，人们开始使用冷冻电子显微镜研究膜蛋白的结构(明年诺贝尔化学奖授予冷冻电子显微镜的发明)。 但是，由于分辨率的限制，长期以来冷冻电子显微镜是三种技术中相对冷门之一。 到了2009年，程亦凡与ucsf的同事们合作开发了单电子计数照相机。 与以前传来的ccd照相机先把电子转换成光子记录光子信号不同，单电子计数照相机可以直接检测电子。 由此，冷冻电子显微镜的分辨率大幅提高。 另一方面，他们在电子显微镜图像解决时引入了最大似然法，可以更好地实现蛋白质三维结构的分类，将冷冻电子显微镜图像转换成微细的分子结构。 这些日积月累的进步最终给冷冻电子显微镜技术带来了革命性的飞跃。 但是，技术上的突破最初没有引起很多人的重视。 因为以前传递的x射线晶体学方法对核糖体和蛋白酶之类的能结晶化的蛋白质依然有效。 但是，嵌入细胞膜的膜蛋白非常难解决，从细胞膜上去除后，往往会凝聚成块，难以结晶。 长期以来，世界各地许多晶体学实验室在trp (瞬时受体电位)离子通道蛋白上消耗了大量的能量，结果无效。 trp离子通道使阳离子非选择性地通过细胞膜的跨膜离子通道，负责包括冷热、疼痛、压力、视觉、味觉在内的各种官能反应。 其中之一的名为trpv1的通道蛋白可以感知温度变化和辣椒辣椒素，是起疼痛和热感知的中心作用的蛋白质。 从2009年开始，david julius的实验室试图用结晶学的方法研究trpv1通道的膜蛋白结构，但即使做了3年也没能得到晶体。 年前后，程亦凡开始与david julius实验室合作，用冷冻电子显微镜研究trpv1通道的结构。 经过长期努力，年初把trpv1通道的结构分析成了8埃( 1埃是10-10 m )的分辨率。 随着电子显微镜技术的进步，到这个年底，他们将分辨率进一步提高到了3.3-3.4埃的水平。 trpv1通道的三维图像 |来源: [3]trpv1通道是人们获得的第一个trp通道蛋白结构，它提供了一张蓝图，让我们了解整个trp通道蛋白家族。 技术进步也有很大的影响 从那以后，人们看到的蛋白质没有模糊，达到了原子分辨率水平。 在不同阶段冷却蛋白质，为它们拍系列照片，就像看微观世界的电影一样，也可以看到蛋白质与其他分子相互作用的过程。 现在，无论是控制昼夜节律的分子复合体，还是引起新生儿脑损伤的寨卡病毒，科学家都可以以原子级的分辨率看到它们。 这都归功于冷冻电子显微镜技术。 年前和年后冷冻电子显微镜分辨率的对图 |资料来源: martinhgbom/theroyalswedishacademyofsciences自2010年以来，程凡在领导trp家族通道蛋白结构和机制研究的同时，开发了冷冻电子显微镜技术的新做法 资料来源:程亦凡本人于1991年获得物理博士学位，2006年成为ucsf助理教授，从1996年转到结构生物学行业，年在用冷冻电子显微镜分析膜蛋白结构方面提供了突破，这其中的困难和反复我们可以想象 作为科学家，亦凡也是马拉松爱好者，被问到为什么这么不屈不挠时，他说:“因为自己喜欢，所以没有放弃……。 没想到自己比别人晚了很多。 我一直以为我很幸运。 “他的合作者david agard多年来不受教条束缚，总是挑战各种各样的极限。 对于热爱自己从事科学研究的科学家来说，过程本身可能已经是最大的反馈了。 我们衷心祝贺程亦凡教授获得这一崇高荣誉！ 参考资料[1] nasonline/[2] hhmi/scientists/Yifan-cheng [3] nature/articles/nature 12822 [参考资料]

来源：搜狐微门户