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陳忠國:北京大學生物大分子實驗室的建立

   2020-07-07 1252
核心提示:編者按:北京大學化學與分子工程學院教授唐有祺先生是我國晶體化學的奠基人、化學生物學的倡導者、分子工程學的開創者,為中國的
 編者按:北京大學化學與分子工程學院教授唐有祺先生是我國晶體化學的奠基人、化學生物學的倡導者、分子工程學的開創者,為中國的教育和科研事業殫精竭慮,為中國化學學科的健康發展作出了卓越貢獻。2020年7月11日,欣逢先生百歲壽辰,北京大學新聞網與化學與分子工程學院聯合推出新聞專題“慶祝唐有祺先生百歲華誕”,帶領讀者了解先生卓越而光輝的百年人生,致敬先生為中國化學和科學教育事業作出的杰出貢獻。

從20世紀30年代開始,蛋白質三度空間結構的測定一直是世界各國結晶學家研究的最前沿方向之一。1949年唐先生在Cal Tech的Pauling 教授實驗室工作時已開始了肌紅蛋白晶體結構測定的探索性研究。唐先生當時從事的是國際尖端課題,在1951年回國后就中斷了。肌紅蛋白晶體結構最后于1958年被Kendrew首次測定,并獲得了1962年的諾貝爾化學獎。唐先生回國后由于當時中國實驗條件的限制,無法進行蛋白質晶體結構的研究,但他填補了國內單晶結構測定的空白,做了大量的小分子晶體結構測定的研究,而且培養了一大批學生。這些學生都是我國結晶學界的學術帶頭人。然而建立生物大分子X光實驗室,開展生物大分子晶體結構的研究,趕上國際先進水平一直是他孜孜以求的目標。1965年我國人工合成胰島素成功,唐先生不失時機地提出把胰島素晶體結構測定作為我國科研界的一個趕超國際水平的新課題。這個課題由國家科委納入計劃,唐先生被指定為課題負責人。胰島素晶體結構的研究在1967年6月開始上馬,由北京大學,中國科學院生物物理所、物理所等單位參加,雖然其中受到文化大革命的嚴重干擾拖后了進度,歷時五年左右,胰島素晶體結構研究組于1971年“七一”前夕確定了2.5A分辨率的胰島素晶體結構,趕上了國際的先進水平,在1978年召開的全國科技大會上得到二等獎。參加此課題的骨干力量大都是唐先生的學生。但是因為北大工軍宣隊的極左思想的干擾,雖然胰島素晶體結構測定了,但北大的生物大分子實驗室沒有建立起來,唐先生辛勤培養起來的北大化學系的一支生物大分子結構測定的科研隊伍事后也給解散了。

1978年我通過了出國選拔考試后被定為出國進修。鑒于當時國內蛋白質晶體結構研究的水平遠遠落后于國際水平。唐先生馬上推薦我到哈佛大學化學系主任Lipscomb的實驗室去進修生物大分子晶體結構。后來因為我被改派到西德,他又推薦我到馬普協會生物化學研究所R. Huber實驗室進修。我于1979年到Huber實驗室參加工作。Huber實驗室有一大批當時世界上頂尖的結晶學家:John Deisenhofer, Hartmut Mitchell (和Huber教授一起,他們三人于1988年獲得諾貝爾化學獎),有當時最先進的VAX780計算機,以及先進的科研題目。我在參加胰島素結構測定時,唐先生給我們上的課給我打下了扎實的結晶學基礎。我在二年多的時間中測定了二個蛋白質的晶體結構。這個成果還獲得了Giessen大學1981年的Rontgen獎。當時Huber教授,唐先生和西德大使館都同意我取得博士學位后回國。但當時北大化學系不同意我考博士學位。又是唐先生派潘佐華將此事直接反映到高教部,后獲得了蔣南翔部長的首肯。我才安心地延長半年時間取得我國第一個生物大分子晶體結構的博士學位,掌握了蛋白質晶體結構測定的方法,于1982年八月份回到北京大學化學系工作。

回國以后唐先生安排我盡快在北大化學系建立起生物大分子X光結構實驗室。當時我面臨的是無經費、無儀器、無實驗室、無人員、無課題的“五無”狀態。唐先生親自指導我給學校打報告申請到了經費,運用他和日本理學電機公司長期建立起來的協作關系,引進了理學電機的轉靶X光機,接受了理學電機贈送給北大當時最先進的用于X光單晶結構的四圓衍射儀,解決了實驗室中最需要的X光光源和收集晶體衍射數據的儀器,他又把自己招的碩士研究生和博士研究生都安排到這個實驗室,充實了實驗室的科研力量。尤其難能可貴的是,因為沒有安裝儀器的房間,他把化學南樓214房間,他的物理化學研究所所長辦公室讓了出來作為X光機的機房。在唐先生的全方位的指導和支持下,化學南樓很快地建立起X光實驗室。由于經費的限制,無法購買生物大分子晶體結構所必須的光密度掃描儀,高速計算機以及構建立體模型所需要的圖象儀,我們和中國科學院有關研究所建立了協作關系。在唐先生的安排下,我們又開展了和上海生化所戚正武教授的協作,開展了新型的具有二個結合位點的Bowman-Birk抑制劑的研究工作。經過三年多的努力,我們在1986年測定了我國第一個生物大分子復合物的晶體結構,并發表在《物理化學學報》上,這個研究成果超前了日本的同行。與此同時建立了北京大學的生物大分子X光晶體結構實驗室,后來此實驗室培養了大批的學生和測定了許多生物大分子晶體結構,使北京大學的生物大分子晶體結構測定水平趕上了國際先進水平。北京大學生物大分子晶體結構實驗室在短短的三年多時間內建成,完全是在唐先生的親自指導的結果。我在實驗室的建立過程中得益于唐先生的培養、指導和教誨。唐先生在學術上的高瞻遠矚、業務上的博大精深、培養學生的不倦教誨和在具體事物上的事必躬親等許多優秀品質,是我們這一代人永遠不能忘懷的。僅以此文紀念唐先生的百歲壽辰。(作者陳忠國,為美國默克制藥公司高級研究員、北京大學化學系生物大分子實驗室教師)

 
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