秦燕：核糖体足迹的追寻者

秦燕从一名关注试管中微观世界的分子学家变成了一个各方面都要关注的生理学家。除了科研以外，养老鼠、作解剖也成了她的“家常便饭”。

■本报记者 冯丽妃 实习生 张孟枭

近日，记者走进了中国科学院生物物理研究所（以下简称生物物理所）核酸生物学重点实验室蛋白质“翻译工厂”——核糖体的储藏室。这间储藏室约六七平方米，别看它面积不大，却是向很多中科院内外的研究单位输送研究所需的核糖体的“种子”基地。

“每个核糖体都由两个亚基组成，它们就像两个扣在一起的‘窝头’。”实验室主任秦燕在接受《中国科学报》记者采访时解释说。这里是国内第一个专门制作和研究这个“窝头”的地方。

核糖体就像生命化学工厂中的“工程师”，它可以翻译出DNA所携带的密码，进而产生各种蛋白质，控制人体内不同化学过程，使生命体得以运行。

然而，核糖体究竟如何沿信使核糖核酸（mRNA）移动并实现上述功能？这是当前各国核糖体专家研究的焦点，也是秦燕课题组多年来攻关的对象。

“大牛”也跟风

近日，国际分子生物学杂志《自然—结构与分子生物学》在线发表了秦燕团队的一项题为《EF-G通过打开解码中心催化核糖体的转运》的研究成果，文章揭示了核糖体在蛋白翻译过程中移动的分子机理。研究成果对揭秘所有生物的蛋白质生产过程具有重要意义，还在应用方面研究为新型抗生素的研发提供了理论基础。

核糖体要沿着mRNA不断移动，才能完成蛋白质的生产。然而，核糖体在mRNA上的移动过程非常复杂，根据物种的不同，可以有数十甚至上百个蛋白、核酸分子参与这些过程。“而且，核糖体分子结构复杂，分子量达到两百多万乃至四五百万个，而且结构非常不稳定，极易降解和折叠。”秦燕说，为此相关研究一直是科学上的难点。

直到2009年，3位科学家文卡特拉曼·拉马克里希南、托马斯·施泰茨和阿达·约纳特才因为“对核糖体的结构和功能的研究”而获得了当年的诺贝尔化学奖。然而，彼时核糖体究竟如何移动实现翻译基因的功能对人们而言却仍然是个谜。

此后，科学家研究发现，有两个蛋白因子在此过程中发挥主要作用，一个是让核糖体往前迈步的因子EF-G，一个是让其后退的因子EF4。而EF4蛋白因子就是秦燕在德国马普所读博士期间发现和鉴定的，相关研究成果发表在国际著名期刊《细胞》上，这项发现得到了3位诺奖得主的高度认可。

在秦燕作完EF4相关功能研究之后，托马斯·施泰茨随后对该因子进行了结构研究。业内专家认为，这项研究有助于揭示核糖体运动过程的明确的分子机制，对认清与人类健康密切相关的多种疾病的致病机理及找出有效的治疗方法具有重要意义。

从“小米加步枪”开始

2006年，秦燕博士后出站后回国，并在生物物理所扎根立业。在该所支持下，她获得建设国内首个核糖体功能研究平台的经费。

然而，由于此前国内尚无任何核糖体相关研究，一切都要从头开始。初回生物物理所的那两年，她的研究设备被很多同事称作“小米加步枪”。“不管是‘大炮’还是‘小米加步枪’，作出成果才是最重要的。”秦燕说。

没有设备，她就与工程师反复磋商并动手自制，他们甚至完成了提取核糖体所需的密度梯度超速分离制备仪等核心仪器。缺少人手，秦燕就手把手带着工作人员和学生一起做。她与课题组不断摸索，在2009年完成归国后的首篇研究成果。

而今，回国8年来，秦燕已负责或参与支持过4个蛋白质计划课题或“973”项目，在国际核心期刊上发表了10多篇相关文章，她所带领的实验室今年也被评为中科院重点实验室。同时，国内外合作研究也日益拓展。她带领的实验室向很多国内研究单位提供核糖体制备，而国际上也有越来越多的机构寻求合作，邀请他们作报告。

谈起当下，秦燕表示，最大的困难还是来自于经费方面的压力。“经费和人员是一体的，由于经费有限，加上科研人员的流动性，实验室人才队伍的长期稳定建设和发展有一定困难。”

转化应用是梦想

如今，秦燕的目标是把相关研究和应用联系起来。为了研究出EF4对人体和哺乳动物等生命体的影响，她带领课题组与医院合作，通过对上百例癌症患者的临床研究发现，该因子和癌症发病率呈正相关。同时，她们用实验鼠研究也发现，该因子与雄性生殖能力有重要关系。

目前，她与课题组还在进行相关量化研究。“机体收到刺激后，蛋白的表达量会有变化。如果EF4受刺激后上调，就会产生原癌，或使癌症加剧。我们希望通过病理组织切片，观察病情和与EF4量变之间的关系。”秦燕说，她希望可以通过进一步研究为利用基因修改技术治疗相关病症做一些铺垫工作。

当前，随着实验室的发展，秦燕课题组对EFG与EF4两个核糖体催化因子的功能性研究也逐渐深入，越来越呈现出综合性，相关研究从一开始的单纯对蛋白分子的研究发展到生理病理方面的研究以及健康卫生方面的应用研究。

为此，秦燕也从一名关注试管中微观世界的分子学家变成了一个各方面都要关注的生理学家。除了科研以外，养老鼠、作解剖也成了她的“家常便饭”。“本来只用考虑米和面，现在就相当于变成厨师了。”秦燕笑称。不过在她看来，从生化研究到生理研究，再到临床病理研究，每次跳跃都是打开新思路的成长过程。

而今，她依然在这条路上追逐梦想。