2010：《Nature》的中國聲音

本刊記者 王銀鳳

2010：《Nature》的中國聲音

本刊記者 王銀鳳

英國《Nature》創(chuàng)刊于1869年11月11日，每周出版一期，是世界上最早的國際性科學期刊，也是目前影響因子最高的跨學科科學期刊，2009年期刊影響因子為34.480（Thomson, 2010）。一百多年來，《Nature》始終如一地報道各學科領(lǐng)域最前沿的研究突破，強調(diào)文章的原創(chuàng)性、重要性、跨學科性、時效性、文字的易讀和優(yōu)雅以及意想不到的結(jié)論。同時，《Nature》也提供快速、權(quán)威、具有洞察力和捕捉力的新聞，影響科學、科學家和公眾的熱門專題及未來發(fā)展趨勢。

《Nature》辦刊宗旨是通過促進各學科分支重大進展的發(fā)表來服務廣大科學家，為科學相關(guān)新聞和事件的報道和討論提供一個論壇；確?？茖W成果可以快速傳布到全世界，傳達這些成果對人類知識、文化和日常生活的意義。

2010年度，中國大陸科學家以通訊作者的身份在《Nature》雜志上發(fā)表學術(shù)論文11篇，包括生物大分子結(jié)構(gòu)與功能4篇、基因組測序分析2篇、納米界面材料1篇、材料尺度效應1篇、分析化學1篇、金屬材料1篇、古生物1篇。4篇生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的文章均來自于清華大學，清華大學生命科學院院長施一公教授發(fā)表2篇，施一公在美國普林斯頓大學任教期間指導的博士顏寧教授和博士后柴繼杰教授分別發(fā)表1篇。中國科學院化學研究所江雷院士領(lǐng)導的關(guān)于“蜘蛛絲的方向性集水效應”的研究、深圳華大基因研究院汪鍵教授領(lǐng)導的“北京奧運會吉祥物大熊貓‘晶晶’基因組測序”和王俊教授領(lǐng)導的“人體腸道菌宏基因組測序”當選為《Nature》封面文章。

本刊特別將《Nature》2010年上的中國聲音進行盤點，我們希望中國大陸學者以后有更多的聲音出現(xiàn)在更多的國際頂級刊物上。

《Science》2010年上的中國聲音盤點即將推出，敬請關(guān)注。

表1. 2010年度，中國大陸各院校和研究所《Nature》發(fā)表文章數(shù)量

江 雷

中國科學院院士 中國科學院化學研究所

1965年3月生于吉林長春。1987年畢業(yè)于吉林大學物理系固體物理專業(yè)；1990年獲該校化學系碩士學位；1992年至1994年，日本東京大學中日聯(lián)合培養(yǎng)博士；1994年，回國后獲吉林大學博士學位；1998年，入選中國科學院“百人計劃”。1999年4月，回國工作。曾任日本神奈川科學院研究員。2004年至2006年，兼任國家納米科學中心首席科學家?，F(xiàn)任中國科學院化學研究所研究員，分子科學中心學術(shù)委員會副主任。國家科技部863計劃納米科技專項總體專家組組長。

在功能界面材料、有機/無機納米雜化材料、光電轉(zhuǎn)換材料、SPM技術(shù)等方面都取得過重要成就，發(fā)表論文100多篇。通過總結(jié)有關(guān)光電控制界面材料的制備與理化性質(zhì)的研究成果，在世界上首次提出“二元協(xié)同納米界面材料”的新概念。

課題組介紹：功能界面材料研究組，隸屬于中國科學院化學研究所有機固體重點實驗室，創(chuàng)建于1999年3月。主要研究領(lǐng)域和研究方向為：1）具有特殊浸潤性的納米功能界面材料：利用物理和化學的微觀制備技術(shù)，仿生制備納米/微米多級有序結(jié)構(gòu)界面，研究界面的超親水、超疏水、超雙親、超雙疏以及外場調(diào)控的超親水/超疏水可逆開關(guān)性質(zhì)；2）超高密度信息存儲：研究有機小分子在SPM局域場誘導下產(chǎn)生的物理化學過程，開發(fā)超高密度信息存儲的新材料；3）有機/無機復合納米結(jié)構(gòu)的光電功能：自組裝/自組織制備功能有機/無機納米結(jié)構(gòu)或超薄膜，研究復合材料的光、電和磁性質(zhì)。

蜘蛛絲的方向性集水效應

在動植物界中，很多生物表面都擁有與眾不同的微米和納米級結(jié)構(gòu)特征，這些結(jié)構(gòu)賦予生物表面控制與水相互作用和潤濕性的能力。沙漠甲蟲就是一個很有趣的例子，它們利用背部親水區(qū)和疏水區(qū)組成的微米級特殊結(jié)構(gòu)從潮濕的空氣中捕獲水。蜘蛛絲也具有從空氣中有效收集水的能力，通過對蜘蛛（Uloborus walckenaerius）蛛絲的水收集能力后發(fā)現(xiàn)，“濕后重構(gòu)”的纖維以周期性紡錘節(jié)為特征，紡錘節(jié)由隨機的納米纖維構(gòu)成，被排列整齊的納米纖維結(jié)點分隔開。這種結(jié)構(gòu)在紡錘節(jié)和結(jié)點之間產(chǎn)生一個表面能量梯度，并在作用在與紡錘節(jié)或結(jié)點相接觸的水滴上的壓力上產(chǎn)生一個差別。這樣可以確保水能在結(jié)點周圍不斷凝結(jié)，然后被輸送到紡錘節(jié)上，在那里它能積聚成懸掛起來的大水滴。模仿變濕的蛛絲結(jié)構(gòu)的一種人造絲也能從薄霧中收集水滴。這項研究對于設計能從霧氣中收集淡水或在工業(yè)過程中過濾液體氣溶膠的功能性表面的工作可能會有啟發(fā)。該成果被列為當期的封面文章。

圖1、原位光學顯微觀察蛛絲上的水分直接收集

圖2、人造蛛絲模擬天然蛛絲的結(jié)構(gòu)和水分收集能力

譯文引自：Nature 463, 640-643 (4 February 2010)

孫 軍

教授 西安交通大學材料科學與工程學院

1959年2月生。1982年7月畢業(yè)于吉林工業(yè)大學；1986年4月獲西安交通大學工學碩士；1989年12月獲西安交通大學工學博士。1992年至1995年獲加拿大國家自然科學與工程研究理事會“國際研究員”研究獎學金，在女王大學材料與冶金系工作。1995年回國任西安交通大學教授、博士導師。1999年獲國家杰出青年科學基金并受聘為“材料學”學科長江學者獎勵計劃特聘教授。2003年與日本國立材料研究所任曉兵博士合作獲得國家自然科學基金委“海外青年學者合作研究基金”，2004年入選“首批新世紀百千萬人才工程國家級人選”。

現(xiàn)任西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室主任，材料科學與工程學院院長, 國家973計劃首席科學家。兼任國家自然科學基金委員會金屬材料學科評審組成員、國家科學技術(shù)獎勵委員會金屬材料學科評審組成員、第14屆國際材料強度大會（2006）組委會主席和亞太強度與斷裂會議國際顧問委員會主席等。

研究領(lǐng)域或方向：材料形變與相變行為的多尺度效應；金屬材料微觀組織優(yōu)化和力學性能研究。

發(fā)現(xiàn)金屬孿晶變形的強烈晶體尺寸效應

主導許多材料力學行為的孿晶變形是一種局部晶體高度協(xié)調(diào)一致的非彈性剪切變形過程，其發(fā)生原因與時空特性仍然保持著某種神秘色彩。利用納米壓入儀下微柱體壓縮與相應的透射電鏡原位定量變形表征技術(shù)，發(fā)現(xiàn)隨所用鈦鋁合金單晶外觀尺度逐步減小，孿晶切變所需應力隨之顯著提高，表現(xiàn)出很強的尺度依賴性。當晶體的外部幾何尺度進一步減小到亞微米量級時，材料的塑性變形方式發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，孿晶變形完全由通常的位錯滑移變形取代，而材料所能承受的最大流變應力亦呈現(xiàn)出一種接近于所用材料理想強度水平的“應力飽和”平臺現(xiàn)象。本研究提出了以螺位錯為媒介的孿晶變形“受激滑移”模型，完美地解釋了孿晶變形具有強烈晶體尺寸效應的內(nèi)在原因。

圖3、變形微柱狀體和EBSD孔德掃描電鏡照片

圖4、被測試樣品的電鏡照片

譯文引自：Nature 463, 335-338

(21 January 2010)

汪 建

教授 深圳華大基因研究院

1954年出生。1987年獲北京中醫(yī)藥大學中西醫(yī)結(jié)合碩士學位，1988年至1989年，美國德克薩斯大學博士后。1989年至1990年，美國愛荷華大學博士后。1990年至1994年，美國華盛頓大學高級研究員。1994年6月，回國創(chuàng)建北京GBI生物技術(shù)有限公司，任董事長、總裁。現(xiàn)任中國科學院遺傳所人類基因組中心執(zhí)行主任、北京華大基因研究中心執(zhí)行主任、北京華大蛋白質(zhì)有限公司董事長、北京基因組研究所副所長、深圳華大基因研究院院長。

研究團隊：1999年9月9日，隨著“國際人類基因組計劃 1% 項目”的正式啟動，北京華大基因研究中心在北京正式成立。華大基因堅持“以任務帶學科、帶產(chǎn)業(yè)、帶人才”，先后完成了國際人類基因組計劃“中國部分”（1%）、國際人類單體型圖計劃（10%）、水稻基因組計劃、家蠶基因組計劃、家雞基因組計劃、抗SARS研究、炎黃一號等多項具有國際先進水平的科研工作，在《Nature》和《Science》等國際一流的雜志上發(fā)表多篇論文，為中國和世界基因組科學的發(fā)展做出了突出貢獻，奠定了中國基因組科學在國際上的領(lǐng)先地位。

華大基因主力于2007年南下深圳，成立了致力于公益性研究的事業(yè)單位深圳華大基因研究院，并于當年10月完成了第一個中國人的基因組序列圖譜，又在2008年1月與英美科學家一起啟動了“國際千人基因組計劃”、2008年3月啟動了“大熊貓基因組計劃”，2008年10月完成了大熊貓基因組框架圖和手工克隆豬的研制，2009年4月啟動了“世界三極動物基因組計劃”，2009年8月啟動了“萬種微生物基因組計劃”。在國際合作方面，華大基因已啟動了“中丹合作糖尿病項目”、“中國歐盟合作腸道微生物項目”，并與丹麥科學家成立了“中丹癌癥研究中心”、與香港中文大學成立了“中華基因組研究中心”。

北京奧運會吉祥物大熊貓“晶晶”基因組完成測序

我們利用短序列測序技術(shù)完成北京奧運會吉祥物大熊貓“晶晶”基因組測序，這在如此復雜的基因組中還是第一次。該基因組由24億DNA堿基對組成（人類基因組為30億），約含2.1萬個蛋白編碼基因（與人類基因組相似）。該序列所反映的基因組多樣性水平很高，這讓人們看到一個希望：盡管大熊貓種群數(shù)量只有約2500只，但保護工作可以使該物種不致滅絕。有趣的是，雖然大熊貓似乎有食肉動物消化系統(tǒng)所需的全部基因，但卻缺少消化纖維素的基因。因此，它們可能依靠自己的腸道細菌來消化其喜食的、品種有限的竹子。味覺可能是一個飲食限制因素：T1R1基因功能的失活意味著，大熊貓可能嘗不到高蛋白食物的鮮味。這項研究工作所取得的技術(shù)成就為將下一代測序技術(shù)用于大型真核基因組的快速從頭組裝鋪平了道路。該成果被列為本期的封面文章。

圖5、大熊貓、狗和人類基因組的保守序列

譯文引自：Nature 463, 311-317 (21 January 2010)

王 俊

教授 深圳華大基因研究院

1977年生。1997年畢業(yè)于北京大學，2002年獲得北京大學生物信息學博士學位。1999年至今從事基因組學，生物信息學研究，組織實施了家蠶、家雞、家豬、水稻、炎黃等多個重大基因組計劃，在基因組組裝、基因注釋、比較基因組、基因進化、表達分析等方面取得多項研究成果。2008年獲國家杰出青年基金，先后獲得“中國科學院杰出科技成就獎”、“中丹合作科學獎”，“新世紀百千萬人才工程國家級人選”、“中國科學院重大創(chuàng)新貢獻獎”等多項榮譽?，F(xiàn)任華大基因執(zhí)行總裁、深圳華大基因研究院常務副院長，丹麥奧胡斯大學人類遺傳學研究所/南丹麥大學人類遺傳學生化及分子生物學系、北京大學生命科學學院客座教授。

研究項目介紹：人類微生物組項目(Human Microbiome Project) 人類微生物組計劃是人類基因組計劃的延伸，它研究的重點是通過元基因組學的方法研究人體內(nèi)的微生物菌群結(jié)構(gòu)變化與人體健康的關(guān)系。2007年底，美國國立衛(wèi)生研究院宣布將投入1億1500萬美元正式啟動醞釀了兩年之久的“人類微生物組計劃”。由美國主導的，有多個歐盟國家及日本和中國等十幾個國家參加的人類微生物組計劃將使用新一代DNA測序儀進行人類微生物組DNA的測序工作，是人類基因組計劃完成之后的一項規(guī)模更大的DNA測序計劃，目標是通過繪制人體不同器官中微生物元基因組圖譜，解析微生物菌群結(jié)構(gòu)變化對人類健康的影響。其目的是為了更好地了解我們身體內(nèi)的這些“旅客”。該研究在了解人類健康與疾病方面的貢獻將與人類基因組項目等同。而且在將來，人類微生物組項目與人類基因組項目相互結(jié)合，將為了解“遺傳與環(huán)境”相互作用提供前所未有的機遇。美國國立衛(wèi)生研究院與全世界其他組織已經(jīng)對該項目進行了資助，以更好地了解我們的共生菌群。目前研究涵蓋的5個菌群是位于消化道、女性生殖道、口腔、鼻咽部和皮膚的菌群。

人體腸道菌宏基因組測序

圖6、最小腸道基因組的估算

人體是大約100萬億微生物細胞的宿主，其中大部分在腸道中，在那里它們對人的生理和營養(yǎng)都有深遠影響，而且現(xiàn)在還被認為對人的生命非常關(guān)鍵。腸道微生物幫助人從食物中攝取能量，腸道微生物群落的變化還可能與腸道疾病或肥胖癥有關(guān)。現(xiàn)在，一個華大基因研究院王俊與法國國立研究中心的S.Dusko領(lǐng)導的國際研究小組（該課題組是“人類小腸元基因組學”項目的構(gòu)成部分，該項目簡稱為MetaHIT）發(fā)表了從丹麥和西班牙124位健康的、超重的和肥胖的成年人以及炎癥患者提取的人腸道微生物菌落的一個基因目錄。所獲數(shù)據(jù)為了解這一基因組（比人類基因組大150倍）提供了第一手資料，并且表明這些基因大部分是在不同個體之間共享的。根據(jù)由這些基因所編碼的各種不同功能，研究人員就有可能來確定最小的腸道元基因組和最小的腸道細菌基因組。該成果被列為本期的封面文章。

譯文引自：Nature 464, 59-65

(4 March 2010)

田中群

中國科學院院士 廈門大學化學化工學院

1955年生于福建廈門。1982年畢業(yè)于廈門大學化學系，1987年獲英國南安普敦大學化學系博士學位?，F(xiàn)任固體表面物理化學國家重點實驗室主任。2008年3月當選為第十一屆全國政協(xié)常委?，F(xiàn)任固體表面物理化學國家重點實驗室主任，英國皇家化學會高級會員。

主要從事表面增強拉曼散射和譜學電化學研究。獲得了多種純過渡金屬體系的表面增強拉曼散射（SERS）光譜譜圖，證實了VIII B族過渡金屬具有弱SERS效應，并應用于燃料電池的電催化研究和不銹鋼的防腐蝕。應用不受譜儀檢測器分辨率限制的時間分辨拉曼光譜技術(shù)，建立了電位平均拉曼光譜新方法。還發(fā)展了在微芯片上用電化學構(gòu)造電極納米間隔的技術(shù)。設計合成了特殊形狀的納米粒子，并表征其等離子體共振吸收在內(nèi)的多種特性。

1999獲香港求是基金會“杰出青年學者獎”，2001年被聘為長江學者計劃特聘教授，2001年獲中國高?？茖W技術(shù)進步一等獎。現(xiàn)為國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)物理化學和生物物理化學委員會銜稱委員，英國皇家化學會資深會員(Fellow)，國際拉曼光譜大會執(zhí)行委員會委員，中國化學會電化學委員會主任。擔任ChemComm., J. Raman Spectroscopy、Phys. Chem.Chem. Phys.，《中國科學》等雜志的顧問編委或編委。

一種基于表面增強拉曼光譜（SERS）的新技術(shù)

由廈門大學田中群組和佐治亞理工學院王中林組合作發(fā)明的基于表面增強拉曼光譜（SERS）的一種新技術(shù)，SERS是一種非常強大的高靈敏分析技術(shù)，它可以探測和分析物質(zhì)最表層分子，對于有些體系，它的靈敏度甚至達到檢測單分子水平。但是，它的應用具有很大局限性——僅有少數(shù)幾種金屬（金、銀、銅）可產(chǎn)生如此強大的表面增強拉曼信號，并且這些金屬的基底必須是粗糙或需要制備成納米粒子。這項新技術(shù)被認為將在材料科學和生命科學得到運用，例如，在食物安全、藥物、炸藥以及環(huán)境污染檢測中發(fā)揮作用。本項研究提出建立殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜(SHINERS)方法，從而首次在電化學控制條件下獲得了多種分子或離子吸附在鉑、金等單晶電極上的表面拉曼光譜。

圖7、SHINERS的工作原理

譯文引自：Nature 464, 392-395

(18 March 2010)

施一公

教授 清華大學生命科學學院

1967年5月生于河南駐馬店。1985年保送進入清華大學生物系，1989年提前一年畢業(yè)并獲學士學位，1990年赴美留學。1995年獲約翰霍普金斯大學生物物理博士學位。1998年1月獲聘美國普林斯頓大學分子生物學系助理教授，2001年10月獲得該校終身教職，2003年3月被聘為正教授，2007年4月受聘普林斯頓大學終身講席教授。2007年被聘為教育部長江學者講座教授。2008年2月至今，受聘清華大學教授。2009年，入選第一批“千人計劃”?，F(xiàn)任清華大學生命科學學院院長、醫(yī)學院常務副院長、生命科學與醫(yī)學研究院副院長。

曾是美國普林斯頓大學分子生物學系建系以來最年輕的終身教授和講席教授。2008年4月，施一公入選美國著名的霍華德休斯醫(yī)學中心（HHMI）研究員，但是為了全職在清華工作，他毅然辭去HHMI研究員的邀請（入選HHMI被認為是生命科學領(lǐng)域的最高榮譽之一）。

研究主要集中在闡明程序性細胞死亡（細胞凋亡）的分子機制。到目前為止，已經(jīng)成功地解析了20個控制哺乳動物，黑腹果蠅、秀麗隱桿線蟲細胞凋亡的蛋白晶體結(jié)構(gòu)。并在此基礎上進行細胞凋亡的生物學信號通路上進行研究。研究方向：細胞凋亡的背景、哺乳動物細胞凋亡的信號通路、果蠅細胞凋亡的信號通路、秀麗線蟲的細胞凋亡信號通路、Smad蛋白TGF-beta信號通路。

在普林斯頓大學，運用結(jié)構(gòu)生物學、生物物理和生物化學手段，研究癌癥發(fā)生和細胞凋亡的分子機制。迄今為止，在國際權(quán)威學術(shù)雜志發(fā)表學術(shù)論文百余篇，其中作為通訊作者在《細胞》發(fā)表11篇、《自然》發(fā)表7篇、《科學》發(fā)表3篇。這些工作系統(tǒng)地揭示了哺乳動物、果蠅和線蟲中細胞凋亡通路的分子機理，已有若干研究成果申請專利，用于治療癌癥的藥物研發(fā)。因在細胞凋亡和TGF-信號傳導等領(lǐng)域的杰出工作，2003年他被國際蛋白質(zhì)學會授予鄂文西格青年科學家獎，是該獎項設立以來第一位獲此殊榮的華裔學者。2005年，當選華人生物學家協(xié)會會長。2010年，施一公獲賽克勒國際生物物理學獎，賽克勒國際生物物理學獎(THE RAYMOND & BEVERLY SACKLER INTERNATIONAL PRIZE IN BIOPHYSICS)是由賽克勒夫婦捐贈設立，自2006年以來，每年獎勵兩到三位在國際生物物理學領(lǐng)域做出卓越成就、年齡在45歲以下的杰出科學家。

鏈接：生物大分子小知識

生物大分子是生物體的重要組成成份，不但有生物功能，而且分子量較大，其結(jié)構(gòu)也比較復雜。在生物大分子中除主要的蛋白質(zhì)與核酸外，另外還有糖、脂類和它們相互結(jié)合的產(chǎn)物。如糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等。它們的分子量往往比一般的無機鹽類大百倍或千倍以上。蛋白質(zhì)的分子量在一萬至數(shù)萬左右，核酸的分子量有的竟達上百萬。這些生物大分子的復雜結(jié)構(gòu)決定了它們的特殊性質(zhì)，它們在體內(nèi)的運動和變化體現(xiàn)著重要的生命功能。如進行新陳代謝供給維持生命需要的能量與物質(zhì)、傳遞遺傳信息、控制胚胎分化、促進生長發(fā)育、產(chǎn)生免疫功能等等。

20世紀，主要研究工作是生物大分子物質(zhì)的提取、性質(zhì)、化學組成和初步的結(jié)構(gòu)分析等。隨著科學技術(shù)的進步和研究手段的發(fā)展，本世紀已進入了生物大分子結(jié)構(gòu)與功能、生物大分子之間的相互作用研究階段。生物大分子特別是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能研究是本學科重要研究領(lǐng)域。包括蛋白質(zhì)晶體學、包括蛋白質(zhì)復合物結(jié)構(gòu)與功能研究、生物膜的結(jié)構(gòu)與功能、跨膜信號轉(zhuǎn)導、生物大分子結(jié)構(gòu)計算與理論預測、生物信息學等方面研究，比較好地體現(xiàn)了學科交叉的特點。主要發(fā)展方向包括：

（1）生物大分子結(jié)構(gòu)計算與預測、蛋白質(zhì)晶體學、核磁共振波譜、生物質(zhì)譜、電鏡等研究蛋白質(zhì)及其復合物結(jié)構(gòu)與功能；膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學研究，以及發(fā)展新的結(jié)構(gòu)生物學方法用于蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)測定和功能研究；

（2）研究細胞信號轉(zhuǎn)導中生物大分子之間的相互作用，如研究重要信號通路和途徑中各個重要環(huán)節(jié)的蛋白質(zhì)之間的相互作用、鑒定和發(fā)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡的新組分、揭示信號轉(zhuǎn)導通路和網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)和功能等；

（3）涉及組蛋白甲基化、乙?；裙矁r修飾過程生化機制，以及組蛋白修飾在染色質(zhì)重塑過程中的作用機制研究；

（4）RNA在諸多生命活動過程的作用和調(diào)控機制的研究；

（5）借鑒數(shù)學、信息科學等交叉學科的方法和思路，開展生物信息學、系統(tǒng)生物學或整合生物學研究。

胍丁胺反向轉(zhuǎn)運蛋白的作用機制

在極端的酸性環(huán)境中，腸道菌，如大腸桿菌（Escherichia coli），主要依賴精氨酸：胍丁胺反向轉(zhuǎn)運蛋白（AdiC）將細胞內(nèi)的質(zhì)子排出。AdiC是氨基酸/聚胺/有機金屬陽離子（APC）超家族轉(zhuǎn)運蛋白家族中的一種，AdiC的整體折疊結(jié)構(gòu)與幾種Na+依賴性轉(zhuǎn)運蛋白相似，由12個跨膜片段組成二聚體結(jié)構(gòu)位于晶體外表面的開放結(jié)構(gòu)中，形成一個保守的開向外周細胞質(zhì)的酸性口袋。進一步結(jié)構(gòu)和生化分析揭示了AdiC與配體結(jié)合的必要殘基，確定了質(zhì)子轉(zhuǎn)運的路徑，并預示反轉(zhuǎn)運蛋白可能具有保守的轉(zhuǎn)運機制。盡管AdiC的折疊結(jié)構(gòu)等方面的研究已經(jīng)取得進展，但是，關(guān)于AdiC識別底物（精氨酸或胍丁胺）的機制還不清楚。我們分析了大腸桿菌AdiC變構(gòu)體與Arg連接的晶體結(jié)構(gòu)（分辨率為3.0?）。正電荷的Arg結(jié)合在酸性的位點上，Arg的結(jié)合會誘導顯著的結(jié)構(gòu)重排，包括TM6、TM2和TM10，導致構(gòu)象發(fā)生變化。這些研究對解釋Adic的運作機制具有重要的意義。

圖8、Arg-Agm交換的假設模型

圖9、保守氨基酸構(gòu)成核黃素的連接位點和轉(zhuǎn)運通道

圖10、RibU識別核黃素

譯文引自：Nature 463, 828-832

(11 February 2010)

維生素B2膜運輸因子的X-射線晶體結(jié)構(gòu)確定

在原核生物中，能量耦合因子（ECF, Energy-Coupling Factor）轉(zhuǎn)運子負責維生素的攝取，屬于膜蛋白轉(zhuǎn)運子1、2中的一個獨特家族，每個ECF轉(zhuǎn)運子都包含一個與底物結(jié)合的膜嵌入蛋白，被稱為S組件。該能量耦合組件包含兩個ATP結(jié)合蛋白和一個跨膜蛋白。ECF家族的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)運機制卻尚不清楚。我們報道了金黃色葡萄球菌ECF類核素轉(zhuǎn)運子S組件RibU的3.6埃分辨率的晶體結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果顯示，RibU采用了一個先前未見報道的轉(zhuǎn)運子折疊方式，包含一個與L1環(huán)結(jié)合的核黃素分子和若干個跨膜周質(zhì)蛋白片段。結(jié)構(gòu)分析揭示重要的配體結(jié)合殘基，確定了轉(zhuǎn)運途徑，通過序列對比發(fā)現(xiàn)了保守的結(jié)構(gòu)特征，并提出了ECF轉(zhuǎn)運子的可能作用機制。

引自：Nature 468, 717–720

(02 December 2010)

柴繼杰

教授 清華大學生命科學學院

1987年畢業(yè)于大連輕工業(yè)學院獲學士學位。1987年至1991年，丹東鴨綠江造紙廠助理工程師。1994年獲得石油化工科學研究院碩士學位。1997年，獲得協(xié)和醫(yī)科大學藥物研究所博士學位。1997年至1999年，中科院生物物理研究所博士后。1999年至2004年，普林斯頓大學博士后，清華大學施一公教授第一個博士后。2004年至2009年，北京生命科學研究所研究員。2009年至今，清華大學生命科學學院教授。

關(guān)注并研究在生物學及藥學應用中的重要大分子的結(jié)構(gòu)與功能。主要通過蛋白晶體衍射的方法及一些生物、生化方面的手段闡述這些生物大分子在結(jié)構(gòu)和功能上的聯(lián)系。我們實驗室并不局限于已建立的研究框架，還在與北京生命科學研究所的其他研究小組合作，開展聯(lián)合研究項目。關(guān)注于組蛋白的共價修飾調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的分子機制，主要集中于組蛋白甲基化及去甲基化的研究。另外，一些調(diào)控蛋白如何特異性識別不同的組蛋白的共價修飾也屬于我們的研究范圍。我們一個正在研究的領(lǐng)域是有關(guān)病原菌與宿主間的相互關(guān)系。在植物體，抗病基因編碼一類NBS-LRR抗病蛋白，這類蛋白通過激活細胞凋亡類超敏反應來抵御特定菌株。目前，植物抗病蛋白是如何被病原菌的效應蛋白激活這一問題還未研究清楚。我們正試圖通過結(jié)構(gòu)生物學的方法結(jié)合生物化學手段重點研究這一問題。

FTO蛋白的晶體結(jié)構(gòu)揭示其底物特異性

最新研究表明FTO基因（FaT mass and Obesity associated）與肥胖密切相關(guān)。清華大學生命科學學院柴繼杰研究組表達了人源FTO基因的蛋白，通過不同片段克隆與結(jié)晶條件的篩選，最終，利用NOG替代α-酮戊二酸獲得了FTO蛋白與3-甲基化胸腺嘧啶核苷復合物的晶體結(jié)構(gòu)。對結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)FTO基因N末端具有典型的依賴二價鐵和酮戊二酸的一種雙加氧酶特征外，結(jié)合生化實驗，揭示了FTO基因由α-螺旋構(gòu)成的C末端未知結(jié)構(gòu)域?qū)Ψ€(wěn)定N末端催化核心結(jié)構(gòu)域具有重要作用，F(xiàn)TO通過一個獨有的長loop來達到選擇單鏈修飾DNA或單鏈修飾RNA活性的結(jié)構(gòu)基礎，R96與3-meT的O2形成的氫鍵和Glu234主鏈的氨基N原子和3-meT的O4形成的氫鍵是FTO蛋白特異性識別3-甲基化修飾的U和T的主要結(jié)構(gòu)基礎。另外，結(jié)構(gòu)與生化實驗顯示FTO 對3-甲基化修飾的U比T活性更強，提示在體內(nèi)的生理條件下，甲基化的單鏈RNA可能是FTO的生理底物。

圖11、FTO對3-meT的特異識別

譯文引自：Nature 464, 1205-1209

(22 April 2010)

顏 寧

教授 清華大學醫(yī)學院

1977年出生于山東。2000年畢業(yè)于清華大學生物系獲學士學位；2000年至2004年，普林斯頓大學分子生物學系在施一公教授指導下攻讀博士學位。2005年至2007年，普林斯頓大學分子生物學系從事博士后研究。2007年，受聘于清華大學醫(yī)學院擔任教授、博導。

攻讀博士期間，顏寧主要運用結(jié)構(gòu)生物學、生物物理和生物化學手段研究腫瘤發(fā)生和細胞凋亡的分子調(diào)控機制，由于對線蟲及果蠅細胞凋亡通路工作機理的杰出研究成果，獲得2005年由Science雜志和GE Healthcare評選的“青年科學家獎”（北美地區(qū)）。該獎項專門用來獎勵每年最優(yōu)秀的生命科學博士畢業(yè)論文，在全球范圍內(nèi)每年只有5人入選。顏寧在博士后期間繼續(xù)從事結(jié)構(gòu)生物學研究，重點研究膜蛋白的結(jié)構(gòu)與功能，成功解析一個重要膜整合蛋白酶的高分辨率原子結(jié)構(gòu)，揭示了它的作用機理。

近5年來在國際學術(shù)雜志發(fā)表學術(shù)論文及綜述文章17篇，其中作為共同通訊作者發(fā)表綜述文章于Annual Reviews、Cell，第一作者文章8篇，包括1篇Nature，4篇Nature Structural & Molecular Biology，1篇Molecular Cell, 1篇JBC和一篇Cell Cycle。

目前主要從事與心血管疾病相關(guān)的膽固醇代謝通路的結(jié)構(gòu)生物學與生物化學分析，以及與重要疾病相關(guān)的膜蛋白的結(jié)構(gòu)與功能研究。

巖藻糖轉(zhuǎn)運蛋白向胞外開放構(gòu)象的結(jié)構(gòu)

巖藻糖轉(zhuǎn)運蛋白從屬于Major Facilitator Superfamily (MFS)超家族，是一類非常古老、在各個物種中都起著重要作用的轉(zhuǎn)運蛋白。在大腸肝菌中，巖藻糖的攝取通過一種M F S轉(zhuǎn)運蛋白（FucP）完成，F(xiàn)ucP是一類依賴于質(zhì)子梯度的同向共轉(zhuǎn)運蛋白（Proton Symporter），具有高度的底物特異性。。為理解MFS蛋白的工作機理，清華大學醫(yī)學院教授顏寧與生命學院王佳偉領(lǐng)導的研究組獲得了FucP在3.1埃分辨率的晶體結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)顯示FucP處于向胞外開放的構(gòu)象，這是第一個MFS家族的此類結(jié)構(gòu)，原則上證明了MFS家族兩個構(gòu)象互變以轉(zhuǎn)運底物的猜想。揭示了FucP在底物識別和轉(zhuǎn)運，以及質(zhì)子傳遞偶聯(lián)過程中起關(guān)鍵作用的殘基D46和E135。這些研究顯示，F(xiàn)ucP與LacY存在著不同的質(zhì)子傳遞機理，為理解MFS家族提供了一個新的重要研究系統(tǒng)。

譯文引自：Nature 467, 734–738 (07 October 2010)

盧 柯

中國科學院院士 中國科學院金屬研究所

1965年5月生，1985年8月畢業(yè)于南京理工大學機械系。1990年獲中國科學院金屬研究所工學博士學位。先后三次赴德國馬普金屬研究所任客座教授，又先后二次赴美國維斯康星大學材料系任客座教授?，F(xiàn)任中國科學院金屬研究所所長，沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室主任，速凝固非平衡合金國家重點實驗室主任，南京理工大學、西北工業(yè)大學和吉林工業(yè)大學兼職教授，國家自然科學基金委員會學科評審組成員。

先后榮獲1995年獲首屆香港求是基金會“杰出青年學者獎”，1996年獲中國青年科學家獎，1999年獲何梁何利基金科學與技術(shù)進步獎，1998年獲國際亞穩(wěn)及納米材料年會授予ISMANAM金質(zhì)獎章和杰出青年科學家獎，2006年獲國際THERMEC2006杰出貢獻獎等30余項獎勵。2004年當選第三世界科學院院士，2005年當選德國國家科學院外籍院士，2010年當選美國MRS Fellow。

研究領(lǐng)域：主要從事金屬納米材料及亞穩(wěn)材料等研究。發(fā)展了一種制備無微孔隙和界面污染的金屬納米材料的新方法——非晶完全晶化法，深入系統(tǒng)地研究了金屬納米材料的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，揭示了納米材料的本質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和一些奇異性能，發(fā)現(xiàn)了納米金屬銅在室溫下具有超塑延展性。深入研究了非晶態(tài)合金的晶化微觀機制和納米晶體的熔化行為及過熱機制，建立了過熱晶體熔化的動力學極限理論（均勻形核災變模型），并在實驗上實現(xiàn)了金屬納米薄膜的穩(wěn)定過熱。發(fā)展了利用表面機械變形處理實現(xiàn)金屬材料表面納米化的新概念和新技術(shù)，并利用此技術(shù)大幅度降低了鐵的表面氮化溫度，發(fā)現(xiàn)了納米孿晶可大幅度提高銅的強度而同時保持其高導電性。這些研究成果在國內(nèi)外學術(shù)界產(chǎn)生了重要影響，豐富并推動了納米材料的研究。

位錯成核對納米孿晶金屬的力學性能影響

晶格位錯的形核和運動是多晶體材料的基本塑性變形機制。在傳統(tǒng)多晶金屬材料中位錯的形核增殖和儲存空間很大，因此其塑性變形過程往往由晶格位錯的運動所決定，而位錯形核通常不是塑性變形過程的主導因素。阻礙晶格位錯運動的缺陷（如晶界或第二相顆粒等）越多，金屬材料的強度則越高。然而對于納米金屬材料（晶粒尺寸在納米量級），這一基本規(guī)律受到挑戰(zhàn)，即由于晶粒內(nèi)部空間減小和晶界的約束作用，使晶格位錯的形核及運動在不同程度上均受到嚴重抑制，位錯形核及運動在材料塑性變形過程和力學行為中的作用將呈現(xiàn)新的特征。最近，我們利用大規(guī)模分子動力學計算模擬，發(fā)現(xiàn)在納米孿晶金屬中的位錯形核可主導材料的塑性變形過程。

圖13、在20nm樣品中的錯位結(jié)構(gòu)

譯文引自：Nature 464, 877-880

(8 April 2010)

徐 星

研究員 中科院古脊椎動物與古人類研究所

1969年出生于新疆。1992年獲北京大學地質(zhì)學系古生物與地層學專業(yè)學士學位。1995年獲中國科學院古脊椎動物與古人類研究所（IVPP）古脊椎動物學專業(yè)碩士學位，并留所從事研究工作。2001年在美國紐約自然博物館從事短期研究工作。2002年獲古脊椎動物與古人類研究所古脊椎動物學專業(yè)博士學位。2003年起任古脊椎動物與古人類研究所研究員。

主要從事中生代恐龍化石及相關(guān)地層學的研究工作，主要研究方向為虛骨龍類形態(tài)學、分類學和系統(tǒng)發(fā)育、鳥類起源、羽毛起源及早期演化、鳥類飛行起源、角龍類的形態(tài)學和早期演化、原始鳥臀類的形態(tài)學和系統(tǒng)關(guān)系、甲龍類的個體發(fā)育研究和侏羅紀及白堊紀陸相地層對比。發(fā)表學術(shù)論文40余篇（11篇發(fā)表于英國《自然》雜志。）2001年，獲國家杰出青年基金資助，并入選美國國家地理學會豐田計劃，成為全球11位入選科學家之一。2007年4月,徐星獲得中科院杰出青年稱號。

鄭曉廷

教授 山東天宇自然博物館

1954年8月出生。平邑歸來莊金礦礦長兼黨委書記、天宇自然博物館館長。投資興建的天宇自然博物館，成為世界上最大的自然地質(zhì)博物館，先后被命名為“山東省科普教育基地”、中國古生物學會“全國科普教育基地”等稱號。2007年完成了全國黃金礦山惟一的國家級工業(yè)旅游示范點黃金地質(zhì)公園建設。

鄭曉廷現(xiàn)任山東天宇博物館館長，高級經(jīng)濟師。主持多項科研項目，在英國《自然》、美國《科學》等世界頂級科學雜志發(fā)表學術(shù)論文10余篇、出版科研著作兩部。先后榮獲國家科技進步三等獎一項，省部級科技進步一等獎2項，二等獎1項。享受國務院政府特殊津貼。2010年8月5日，受聘為臨沂師范學院教授。

首次揭示了早期羽毛的發(fā)育模式

中科院古脊椎動物與古人類研究所徐星研究員和山東天宇自然博物館鄭曉廷館長對有羽毛恐龍Similcaudipteryx的兩個保存極為完好的材料（保存在發(fā)育過程的不同階段）的研究表明，恐龍的羽毛形態(tài)隨著它們的成熟發(fā)生巨大變化，首次揭示了早期羽毛的發(fā)育現(xiàn)象，提出完全依據(jù)現(xiàn)代羽毛發(fā)育資料建立的羽毛演化模型需要修訂。羽毛在演化早期階段發(fā)育更具靈活性，發(fā)育機制更具多樣性，因此，對于早期羽毛的演化理解不能完全依賴現(xiàn)代羽毛資料，羽毛在早期演化階段產(chǎn)生的一些形態(tài)沒有延續(xù)到現(xiàn)代鳥類，這些形態(tài)和控制這些形態(tài)形成的發(fā)育機制都在羽毛演化過程中消失了。另外，恐龍羽毛形態(tài)的多樣性要遠遠大于我們根據(jù)對現(xiàn)存鳥類羽毛的了解情況所做預計。

圖14、兩種義縣似尾羽龍的羽毛

文引自：Nature 464, 1338–1341

(29 April 2010)