孫宇輝：“劍橋精神”的完美詮釋

本刊記者 徐芳芳

孫宇輝：“劍橋精神”的完美詮釋

本刊記者 徐芳芳

2010年初夏，受聘為武漢大學楚天學者特聘教授的他從劍河之畔走來了，重新回到了這塊熟悉又陌生的土地。熟悉，是因為他的心從來沒有離開過；陌生是因為它的快速發(fā)展又使他感覺自己來到了一個新的世界。

他的夢想曾經(jīng)從祖國起飛，2004年4月在上海交通大學獲得博士學位后，他離別祖國赴劍橋大學深造。

星轉(zhuǎn)斗移，寒去暑來。五年后的孫宇輝已經(jīng)在天然產(chǎn)物的組合生物合成領(lǐng)域的世界舞臺上嶄露頭角。他為什么把目光轉(zhuǎn)向了祖國？孫宇輝告訴記者，是祖國生物科學事業(yè)的蓬勃發(fā)展和恩師鄧子新院士對他的殷切期待所產(chǎn)生的巨大吸引力使得他毅然放棄了即將獲得的“綠卡”而回到了養(yǎng)育了他的祖國。

持之以恒 永不放棄

1988年經(jīng)歷兩次高考挫敗的孫宇輝終于邁入了大學的門檻，考入了江西農(nóng)業(yè)大學植物遺傳育種專業(yè)，盡管這只是一所非常普通的大學，而且在當時同學們中普遍存在著一種厭農(nóng)情緒，但孫宇輝卻并不這么認為，他覺得他終于登上了一個追求自己夢想的新平臺，一個兒時就向往的夢想：在科學的山巔自由地翱翔。

他非常珍惜這來之不易的大學時光，從大三開始就一直利用課余時間跟隨老師在實驗室進行關(guān)于水稻和大豆原生質(zhì)體體外融合的課題研究，他的細心和勤奮得到老師們的欣賞和肯定，也收獲了他科學研究道路上的第一篇研究論文。

在他立志邁向科研的第二個臺階（研究生）的過程中，命運似乎是有意為了讓他得到更多的磨練，在大學畢業(yè)考研失利后，他選擇了留校在生物技術(shù)研究開發(fā)中心一邊從事科研和教學，一邊在這個他喜愛的校園氛圍里繼續(xù)尋求自己的夢想。也正是在這里，他開始了那充滿著神秘與奧妙的微生物世界的探索之旅。在涂國全教授的引領(lǐng)下，他第一次接觸到了南昌鏈霉菌（Streptomyces nanchangensis）新種，它是七十年代由江西農(nóng)業(yè)大學已故校長歐陽涼教授所帶領(lǐng)的研究團隊從校園土壤中分離發(fā)現(xiàn)的一種可以產(chǎn)生多個重要抗生素的革蘭氏陽性細菌。其中南昌霉素（Nanchangmycin）是一種非常有效的能殺滅嚴重危害雞生長和產(chǎn)蛋的雞球蟲的聚醚類抗生素，而梅嶺霉素（Meilingmycin）則是與當前市場中最受歡迎和具激烈競爭性的生物農(nóng)藥阿維菌素（Avermectins）具有極其類似結(jié)構(gòu)的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素。

經(jīng)過5年的磨礪和積蓄，他再一次朝著自己預定的目標向前邁進了一步：考入華中農(nóng)業(yè)大學生命科學技術(shù)學院，師從鄧子新院士攻讀生物化學與分子生物學專業(yè)研究生。鄧子新教授是鏈霉菌分子遺傳學鼻祖、英國皇家學會會員、英國John Innes Institute的David A. Hopwood的得意弟子，于上個世紀八十年代末學成回國，并以杰出的成就于2005年成為一位年輕的中國科學院院士，并隨后陸續(xù)當選為第三世界科學院院士和美國微生物科學院院士。“正是那些年在鄧老師實驗室所受到的嚴謹而扎實的科學訓練以及鄧老師本人的悉心栽培，才使得我真正擁有了那通向令人向往的劍橋之門的金鑰匙?！?，孫宇輝回憶起在鄧子新院士指導下攻讀碩士和博士學位的那些時光時，仍不忘當年恩師的諄諄教誨。

在攻讀博士學位期間，孫宇輝以南昌鏈霉菌這一具有基礎研究和應用潛力，并具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的鏈霉菌新種作為研究對象，用異源探針法從中一舉獲得了八個聚酮化合物基因簇及其一系列與抗生素生物合成、調(diào)控有關(guān)的因子。這一發(fā)現(xiàn)為同一生物體內(nèi)多個PKS基因簇之間的“交叉對話”研究提供了理想的候選材料，這些基因材料及其基因功能多樣性的累積，構(gòu)成了通過組合生物合成高產(chǎn)和創(chuàng)新微生物藥物的寶貴基因資源庫。他還成功地克隆和測序了國際上首例聚醚類離子載體抗生素——南昌霉素生物合成基因簇，第一次提出了整個聚醚類抗生素生物組裝合成的模型。該結(jié)果發(fā)表于美國“Cell”系列期刊之一的“Chemistry& Biology”和英國微生物學會出版發(fā)行的國際學術(shù)期刊“Microbiology”。美國哈佛大學教授、美國科學院院士Christopher T. Walsh在“Science”綜述中多處引用聚醚南昌霉素相關(guān)研究中的化學結(jié)構(gòu)和新基因的關(guān)鍵作用和功能。

與此同時，他在研究工作中成功構(gòu)建的適用于鏈霉菌染色體基因敲除的系列雙功能科斯載體受到國內(nèi)外眾多同行的索取和成功使用，并按收錄于國際鏈霉菌操作手冊“Practical Streptemyces Genetics”（John Innes Foundation,UK).

天道酬勤，博士畢業(yè)之時，他已經(jīng)在國外權(quán)威學術(shù)期刊上，如“Chemistry & Biology”，“Journal of Bacteriology”，“Microbiology”，“Archives of Microbiology”，“FEMS Microbiology Letters”共發(fā)表研究論文5篇；合作編譯國外專業(yè)教材一部；獲國家發(fā)明專利2項；在第13屆國際放線菌生物學大會上受邀進行大會報告。他作為骨干所參與的項目獲得“上海市科技進步一等獎”，“江西省自然科學二等獎”，“國家自然科學二等獎”。他的博士學位論文還榮獲“2005年上海市研究生優(yōu)秀成果（學位論文）獎”和“2006年全國優(yōu)秀博士學位論文提名”。

探索真理 劍橋精神

對于孫宇輝來說，對自然奧秘的探索永遠是沒有止境的。2005年1月，孫宇輝懷著對自然科學的熱愛和憧憬，來到了他夢寐以求的劍河之畔，作為Royal Society China Fellow和Research Associate在英國劍橋大學生物化學系Peter F. Leadlay教授實驗室從事他所喜愛的天然產(chǎn)物生物合成的分子遺傳學、生物化學及組合生物合成研究。作為英國皇家學會會員、英國皇家化學學會會員和劍橋大學生物化學系Herchel Smith講席教授以及聚酮化合物生物合成模型的奠基人之一的Peter F. Leadlay教授在國際上享有崇高的學術(shù)威望，其所在的實驗室也是當今抗生素生物合成研究最為活躍的研究團隊之一。

劍橋，這個誕生過牛頓和霍金、誕生過生命科學最偉大發(fā)現(xiàn)的雙螺旋DNA的地方，又迎來了一位來自于另一個遙遠國度的執(zhí)著的尋夢者。

劍橋的人文氛圍是很濃郁的，無論是一條曲徑通幽的巷道，或是學院庭園的一隅。劍橋所散發(fā)出來的是一種適雅的風情，不論是劍橋?qū)嶒炇依锏膰乐斕?還是下午茶的悠閑輕松,抑或是圣誕晚宴的隆重愉悅。

在這里，孫宇輝倍感人生機遇的難得。他一方面繼續(xù)以聚酮天然化合物為目標分子，以微生物遺傳學、生物化學和化學為手段，對不同微生物來源、同類生物合成基因簇的比較研究，揭示同種抗生素家族不同成員的天然生物合成的共同規(guī)律，特別是在側(cè)鏈基團立體異構(gòu)化學的合理化遺傳修飾和化學生物學改造以及PKS/NRPS組合生物合成方面進行了深入的探索。

初到劍橋，Peter F. Leadlay教授閑談中不經(jīng)意的一句“Life is short”，卻留給他深深的思索：I should take this opportunity to enjoy life or work harder。他以他的勤奮和執(zhí)著以及驕人的成績給出他自己完美的詮釋：在劍橋大學的5年時間里，他在國際權(quán)威學術(shù)期刊共發(fā)表研究論文8篇。其中，他以蛋白磷酸酶抑制劑，并具有抗HIV活性的重要天然產(chǎn)物RK-682為分子模型，通過遺傳學、生物化學和合成化學的方法，首次證實和體外重建了RK-682的生物合成途徑，并揭示了該生物合成途徑中負責tetronate環(huán)形成的最關(guān)鍵酶，為該類復雜抗生素的生物合成和基因重組改造奠定了重要的基礎。作為第一作者和并列通訊作者，該結(jié)果于2010年1月發(fā)表在國際著名期刊“Nature Chemical Biology”。

時光如梭，從躊躇滿志的莘莘學子，到嶄露頭角的青年才俊。懷著對科學奧秘的無限遐想和追求，他如今立足在祖國生物科學的前沿陣地，以深邃的目光始終放眼未來，在科學研究的道路上正進行著不懈的探索……