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2019年4月5日，Science在线发表了清华大学柴继杰团队、中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民团队和清华大学王宏伟团队合作完成的题为Ligand-triggered allosteric ADP release primes a plant NLR complex 和Reconstitution and structure of a plant NLR resistosome conferring immunity 的两篇长文，首次报道了植物中由抗病蛋白组成的抗病小体（resistosome）并解析了其处于抑制状态、中间状态及五聚体活化状态的冷冻电镜结构，从而揭示了抗病蛋白管控和激活的核心分子机制。该研究是植物免疫领域的重大突破，国内外同行都给予了高度评价（关于该研究的详细报道请点击查看专家点评Science背靠背 | 植物免疫领域重大突破！柴继杰/周俭民/王宏伟合作团队首次发现植物抗病小体 和 颜宁点评Science丨柴继杰/周俭民/王宏伟合作团队在植物免疫研究领域取得重大突破）。 我们有幸采访了两篇 Science 论文的第一作者王继纵博士，请王博士和我们分享了一些科研心得和研究历程。 照片：王继纵 博士 BioArt：王博士你好，谢谢接受我们的采访。首先我代表BioArt编辑部对你们两篇Science论文的发表表示祝贺。首先，请你简要的谈谈这项工作的意义。 王继纵：谢谢！植物免疫系统的核心是数目众多的抗病蛋白，虽然抗病蛋白被发现及在植物育种中大量应用已有二十多年，但人们对其发挥作用的分子机制仍不清楚，核心问题是抗病蛋白具有强大的免疫反应动员能力，对植物细胞自身和病原生物均具有杀伤力，正常情况下应处于关闭状态；而一旦受到病原侵染，就要被迅速激活，将少数受感染的植物细胞连同病菌一起杀死。但是，人们并不知道抗病蛋白的活性是如何被控制的，也不知道抗病蛋白被活化后如何开启免疫反应。而我们的这两篇文章就分别回答了以上两个问题，具体阐释了抗病蛋白由抑制状态到识别-启动状态再到最后的激活状态的分子机制。 BioArt：我们关注到，论文在线发表后国内外同行对该研究都给与了高度评价。请你谈谈论文正式发表后你是怎样的一个心情？ 王继纵：论文正式发表并被同行认可，我的内心非常激动和喜悦，同时感恩全部合作团队的共同努力，也非常感谢同行的好评。 BioArt：我们了解到柴继杰老师从2004年就开始了植物抗病蛋白的研究，请问你是从什么时候开始参与该课题的？ 王继纵：我2011年博士研究生（直博）一年级时就开始了植物抗病蛋白的研究，虽然知道这是实验室多年来不曾攻克的难题，但我还是决心一试。 BioArt：请你谈谈在该研究中遇到最大的挑战是什么？最后是如何解决的？ 王继纵：最大挑战应该是如何获得高纯度的激活状态的抗病蛋白，也就是抗病小体。一方面根据基于植物细胞重组激活抗病蛋白的文献研究和动物NLR组装炎症小体的经验，我们在表达系统里共转病原菌蛋白、诱饵蛋白和抗病蛋白，获得的可能的抗病小体量少而且纯度很差，被大量的不规则聚集体掺杂，这也侧面反映了抗病小体分子机器的稳定性不高，共转这条路走不通之后我们转向体外重组，也就是将病原菌蛋白、诱饵蛋白和抗病蛋白单独纯化再复合到一起，但我们却只拿到了三者的单体复合物，也就是我们现在称谓的“识别-启动”状态。后来将其结构解析，对比抑制状态结构，我们发现了抗病蛋白核酸结合结构域（也就是结合ADP这一抑制核心的结构域）发生了偏转，这给我们强烈的启示就是需要有第二步核酸交换才能激活抗病蛋白，经过几次筛选和摸索，我们发现了dATP/ATP能很好诱导“识别-启动”复合物的寡聚，通过体外重组获得量大且纯度高的抗病小体。 BioArt：这是一项具有挑战性的工作。中途有没有放弃过的想法？ 王继纵：我博一上学期（2011年）和2012年这一年半时间里，在全面学习师兄师姐的研究经验之后，我开始了抗病蛋白抑制状态的结晶攻关工作，除了常规的温度控制、蛋白片段优化、限制性酶切和原位酶切结晶等方法，记得那时我自己配置了几千种结晶溶液，尝试减缓因为抗病蛋白的极度不稳定而对结晶溶液里的沉淀剂过度敏感的不可逆沉淀问题，但多种尝试都没有得到理想的效果。2013年-2014年这两年时间里，我继续进行抗病蛋白的研究对象筛选工作，期望得到能够结晶的抑制状态的抗病蛋白；但这两年里我主要完成了博士毕业研究课题，相关成果也在2015年以第一一作的身份发表在Nature杂志。这两年应该是我对抗病蛋白研究感觉最渺茫的一段时间，但这两年中也还是有很大的收获，就是2013年底成功表达了ZAR1这个抗病蛋白，虽然经历了2014年结晶实验的不理想和激活实验的不成功，但到2015年时，随着周俭民老师对于ZAR1新功能研究的发表和清华大学电镜平台的进一步完善，我开始再次对抗病蛋白的研究重拾信心。2016年和2017年，我逐步攻克了抗病蛋白不同状态的纯化和重组问题，直到2018年初，所有结构都被解析。 BioArt：你认为哪些因素是该研究成功的关键？ 王继纵：个人方面的勤奋是其中的一个关键因素，另外就是要敢于挑战和勇于坚持；合作也是其中的关键因素：周俭民老师对于ZAR1抗病蛋白新的病原菌感应通路的研究是ZAR1能够成功激活的前提条件，王宏伟老师对于使用相位板技术解析小分子量蛋白质的结构方面经验丰富，这为小分子量抑制状态抗病蛋白的高分辨率结构解析提供很大帮助；当然，完备的清华大学冷冻电镜平台也是该项研究成功的关键。 BioArt：现在很多博士毕业生面临着直接找职位还是从事博士后研究工作的选择。请问你是博士毕业后直接开始博士后研究工作的吗？你对即将从事博士后工作的博士毕业生有没有什么建议？ 王继纵：是的，我是2016年博士毕业之后直接开始了博士后研究工作，也就是重新开始对植物抗病蛋白的研究。我的建议就是：首先就是在面对要解决的研究课题，要仔细分析其研究思路并合理规划研究计划，并在以后的实验执行阶段根据结果不断优化思路和计划，也就思考和行动（实验）不断结合，互相完善；其次就是实验阶段要为每一个实验预留充足的时间和精力，无论其时间跨度有多大，保证每一个实验结果准确性。 BioArt：能谈一下你的合作导师柴继杰教授吗？ 王继纵：柴老师对我有知遇之恩，带我进入结构生物学领域去看待和解决生物学问题；柴老师多年来对我的科学指导，让我得到系统的科研训练，为今后的科研生涯打下坚实的基础；柴老师对科学研究的极大热情和严谨的学术作风更让我深受感触和启发，会激励我不断前行。 BioArt：能谈谈对科研的理解和感悟吗？ 王继纵：我对科研的理解：最基本的科研是在自己喜欢和感兴趣的领域坚持不懈地、勤奋努力地去探究每一个领域内的细节。但有创新性和启示意义的科学发现是每个科研工作者的向往，但这往往需要正确的机遇，当然这些机遇也是基于自己对这一领域的全局性的深入了解和把握，才能使机会更倾向于你。所以对于科研发现，机会运气和勤奋努力相辅相成，可以相互解释。了解的多、了解的深入，然后勤奋努力去尝试、去探索，最后终有收获。 我的感悟就是做科研需要平心静气的态度，冷静锐利的思考方式和百折不挠的坚持。做科学研究本身是一件探索未知领域，揭开神秘事物面纱的过程。在这个发现的过程中必然不会是一帆风顺可以预期的结果，这个过程会是充满荆棘困难参杂着失望，但是当你碰触到事物本质真理的那一刻，满腹成功的喜悦是无可替代的欢乐。 BioArt：我想你会继续从事研究工作，今后有何打算？ 王继纵：是的，我会继续从事科学研究，目前的打算是出国历练，多了解一些不同研究方向里的研究思路和技术。 BioArt：再次感谢王博士接受我们的采访。最后祝你在科研的道路上越走越好，期待你今后取得更多的创新成果。 王继纵：非常感谢BioArt的关注，也祝愿BioArt能在科研推广的道路上有更大的影响力。 王继纵简介： 王继纵，博士，2011年本科毕业于中国海洋大学，2016年博士毕业于清华大学。在Nature、Science 等期刊发表多篇论文。曾获得国家自然科学基金“青年科学基金”；中国博士后基金会特别资助；中国博士后基金会面上资助一等资助；河南省科学技术进步奖一等奖；第21届清华大学“学术新秀”；北京市优秀毕业生；清华-北大生命联合中心生命科学研究奖一等奖；博士研究生国家奖学金； “拜耳”科学研究一等奖学金；山东省优秀毕业生；中国海洋大学优秀毕业生。 |
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