这两天,朋友圈被她的微博刷屏了——颜宁,清华前教授、普林斯顿终身讲席、深圳医学科学院创始人,头衔多到一张名片印不下,却突然像个刚考满分的小学生一样发帖:“忍不住得瑟的一个工作。”
点进去一看,懂了。换我我也得瑟。
4月23日,颜宁团队在《科学》杂志丢出一颗深水炸弹:人类第一次用接近原子级的分辨率,看清了天然糖质的真面目。 分辨率冲到1.8埃(0.18纳米),这个精度什么概念?大致等于把你家门口的蚂蚁拍到纤毫毕现,连腿毛上的分叉都能数清楚。在此之前,科学家看天然糖质,就像隔着一层磨砂玻璃看蒙娜丽莎——知道她在笑,但笑纹有多深、嘴角什么弧度,一概瞎猜。现在玻璃碎了,微笑活生生站在你面前,连构象翻转这样的小动作都逃不掉。
糖质,你这磨人的小妖精
说糖质你可能觉得远。米饭里的淀粉,水果里的果糖,甘蔗榨出来的蔗糖,全是它。但这些只是糖质家族的体力劳动者,负责供能。真正让科学家失眠的是糖质的另一重身份——细胞表面的“信号弹”。病毒入侵要认出糖质,免疫系统抓坏蛋也要扫描糖质,癌细胞伪装自己更是大改糖质。可以这么讲,你生命中每一个重要的高光时刻,糖质都在暗处举着灯牌。
可偏偏,它也是生命四大分子里最深不可测的一个。
核酸有模板,A-T-C-G写得明明白白;蛋白质有AlphaFold,两亿个结构轻松预测。糖质呢?它没有模板,组装纯靠一堆酶即兴发挥;单糖的种类、连接方式、空间排布,排列组合起来比宇宙的原子还多。它活得像一支没有谱子的爵士乐队,每一次演奏都不一样,想给它画张像,它永远躲焦。学界有人直呼——糖质,是生命科学最后的“暗物质”。
三把刀,切开暗物质
颜宁这一刀,切得有多漂亮?她选了个刁钻至极的研究对象:一种叫金藻的单细胞生物,人家身上长满了管状纤绒毛,那玩意儿富含天然糖质,是亿万年的演化浓缩款,堪比结构生物学版的“百年老卤”,里面全是糖质的精华。
打法更是组合拳。第一板斧,冷冻电镜,把样品瞬间冻在玻璃态冰层里,直接给糖质拍证件照。第二板斧,团队自己研发的AI建模工具EModelG,过去人工搭糖链模型要几个人磕几个月,现在AI几天搞定,相当于给结构生物学装上了自动驾驶。第三板斧,质谱验证,确保一切不是幻觉。
三刀齐下,1.8埃的超高分辨率三维图到手。然后,惊喜一个接一个炸开了锅。
图1. 高分辨率冷冻电镜解析
揭示管状纤绒毛中结构N-和O-糖质
他们发现,糖质压根不是什么蛋白质的小跟班。人家是幕后总导演——亲自上手,给蛋白质折叠“穿针引线”。颜宁团队一口气定义了三种全新的组装模式:
糖质缝合:像精密的缝纫机,把蛋白质亚基缝成漂亮螺旋。
糖质桥:像架桥机,在不同单元间拉出长程连接,而且造桥方式历经几亿年进化都不改款,说明这桥性命攸关。
糖质岛:像浮在海面上的小岛,增加结构的水溶性和稳定性,让整艘分子飞船更抗造。
还有更疯的。他们发现了一类全新的糖基化“语法规则”,命名为AND基序,而这个规则在高致病性物种里高度保守。翻译成人话:将来可能靠着这个基序,设计新式抗菌抗病毒药物,让病原体自己撞枪口上。
1.8埃的分辨率,甚至还看见了“隐形胶水”。水分子不是随便摊着,而是排成了高度有序的氢键网络,像毛细血管一样养着结构。金属阳离子更拼,直接编了个八配位网络,像钢筋扎进糖质螺旋的核心,硬生生把结构撑稳,代价则是甘露糖扭出了一个魔性的“扭船式”造型——为了这个家,糖也是拼了。
范式变了,糖生物学睁开了眼
这篇论文,表面是画出了一个奇葩蛋白的糖衣;真正的杀招,是建起了一套通用范式:“冷冻电镜+AI建模+质谱验证”。只要流程在,以后解任何糖质结构都能像流水线一样跑起来。业界评价得很直白:从今天起,糖生物学正式告别“化学组成分析时代”,一脚跨进了原子分辨率的结构纪元。
就在四天前,颜宁团队还在Cell子刊用她们独创的CryoSeek策略,一口气发现了五种全新糖纤维结构,其中一个家伙压根没有蛋白质,纯粹由糖自己搭出一根纤维——直接改写了对糖质能力的认知。
图2. 共价修饰、水分子以及
金属离子在糖质螺旋组装中的结构作用
这套打法看下来,不由得让人感慨:她们不是找到了钥匙,是直接发明了锁匠万能工具包,顺手把整条街的锁都开了。
更让人心潮澎湃的是,同一天,深圳的另一位大牛——薛其坤院士团队在《自然》杂志发表了量子超导的颠覆性突破。一座城市,一天之内,在科学的两极同时炸响。那场面,像极了春天的深南大道,左边木棉红得发烫,右边凤凰木新叶爆得灿烂。
跋:科学的得瑟权
为什么颜宁要“得瑟”?功成名就多年,她早就不缺论文和帽子。但顶尖科学家脑内烧的燃料,从来不是名利,而是“我看见了所有人没看见的东西”那一刻,那种纯粹到骨髓的震颤。
糖质暗物质被照亮的意义,往大了说,是给疫苗设计、抗病毒药、肿瘤免疫、新型生物材料打开了一张高清地图;往小了说,只是一个用冷冻电镜当画笔、用AI当颜料的女人,在生命最隐秘的角落,签下了一个潦草而骄傲的签名。
忍不住得瑟。该得瑟。
因为科学最美的样子,不是严肃的论文标题,不是厚重的荣誉册,而是一个顶级大脑在黑暗中摸索半生,终于划亮一根火柴时,眼睛里跳动的、孩童般的火光。
现在,火光亮了,糖质的世界已经显形。下一个被照亮的会是什么?我不知道,但我很期待又一次有人跳出来,“忍不住得瑟”。
——那意味着,人类的认知边疆,又被往外推了一寸。