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饶子和院士：中国蛋白质晶体学研究40年历程与梦
人民日报
细胞“动力工厂”的中国动力
线粒体是为细胞提供能量的“动力工厂”，一项有关线粒体中呼吸链膜蛋白复合物的认识日前被中国科学家“纠正”。由清华大学生命科学与医学研究院和中国科学院生物物理研究所学者组成的联合研究小组，在世界上率先解开了线粒体上一个和呼吸氧化作用密切相关的膜蛋白质复合体的三维精细结构，这个鲜花般盛开的蛋白质结构，证实了该膜蛋白质复合体是一个“穿膜蛋白复合物”，而不是传统教科书中描述的“外周膜蛋白质”。7月2日上午，饶子和院士向本报记者讲述了以上重大科学发现背后的故事。
一个10年的时间坐标
《细胞》（Cell）是国际生命科学领域最重要的学术刊物之一，7月1日出版的《细胞》同时刊登了4篇以华人科学家为通讯作者的研究论文，这4位通讯作者和他们的单位分别是：
杨威——美国国家糖尿病、消化道和肝脏疾病研究院分子生物学实验室；
饶子和——中国科学院生物物理研究所和清华大学结构生物学联合研究小组；
顾伟——美国哥伦比亚大学内外科学院癌症遗传学研究所；
王晓东——美国霍华德·休斯医学研究所和得克萨斯大学西南医学中心。
这是线粒体呼吸链研究领域中一个里程碑式的发现，也是《细胞》25年来首次完整地刊登中国科学家在本土完成的原创性研究成果。饶子和院士是该项目的负责人，他将这一成功喻为我国基础研究一只“报春鸟”。
华人科学家在世界生命科学领域发挥着越来越重要的作用。7月1日在《细胞》上发表的论文，刚好距饶子和1995年以第一作者在《细胞》上发表第一篇论文整整10年，所不同的是，前一项工作是饶子和在英国牛津大学完成的，而后一项工作是他在中国自己的实验室里完成的。
饶子和为这项工作感到骄傲。他说，膜蛋白质的结构解析一直被认为是高难度的工作，线粒体膜蛋白质复合物II是世界上获得的为数不多的膜蛋白质结构中的一员，他们的工作是原汁原味的“中国制造”，这也是我国继去年中国科学院生物物理所获得的捕光蛋白复合物II之后的第二个膜蛋白质，标志着我国的结构生物学研究进入了世界先进之列。
一个与呼吸密切相关的膜蛋白质
有氧呼吸是动物和植物进行呼吸作用的主要形式，它是指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用将糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。线粒体则是为细胞提供能量的“动力工厂”，其中，氧化过程由线粒体内膜上的4个呼吸链膜蛋白复合物(简称复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、和IV)来完成。结构决定功能，从20世纪50年代开始，关于这4个膜蛋白复合物的结构解析成为生物学界的热点和焦点，众多的研究小组都在努力，但迄今为止，美国、日本的科学家分别解析了线粒体膜蛋白复合物Ⅲ和复合物Ⅳ的晶体结构，而复合物Ⅰ、Ⅱ的精细结构却是个谜。
中科院生物物理所研究员徐建兴长期从事线粒体功能研究，2002年初他希望与饶子和进行与呼吸相关的膜蛋白复合物Ⅱ的晶体结构合作研究。饶子和觉得这一项目很有意思，值得一试，便将这一课题安排给他的博士研究生孙飞等人来做。他们尝试利用猪心做原材料提取膜蛋白复合物Ⅱ，开展结晶的探索。可是两年过去了，还没有得到进展。饶子和鼓励学生说：做研究往往就是将今天不可能的事情变成明天可能的事情，要坚持不懈。
2003年初，饶子和被中国科学院任命为生物物理所所长，客观上大大地促进了清华大学结构生物学实验室和生物物理所生物大分子国家重点实验室研究力量的结合。团结就是力量。他们做了大量实验，不断地试不同的方法。在历经晶体的培养、晶体质量优化、高分辨率数据收集、相位解析、电子密度图解释及结构修正等数“关”之后，终于完成了这一由四种不同蛋白质组成的膜蛋白复合体的精细结构测定，这个如鲜花般盛开的q形结构，是世界上首次成功解析出的由四种不同蛋白质组成的线粒体复合物Ⅱ膜蛋白的精细三维结构，线粒体复合物Ⅱ因此成为世界上为数不多获得结构的膜蛋白“家族”中的一员。
研究人员还发现该复合物尾部分布了5个带电氨基酸和两个极性氨基酸，由此确定该复合物是一个跨膜蛋白质复合物，而不是教科书中描述的“外周膜蛋白”。
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作者:admin@医学,生命科学 2011-03-15 17:11
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