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质谱之路 质朴人生

    发布时间:2014-03-31

——访中科院上海植物逆境生物学研究中心佘益民教授
本刊记者  贾 颖  李盛微  
  


        我坚持的原则是工作时尽心尽责,全力以赴,工作之余则尽情享受。每当回顾过往光阴,我都觉得自己的年华没有虚度,回国后的忙碌,更是让我感受到生活的充实与快乐!能为祖国的发展、为人类科技进步作出一点贡献,是我此生最大的心愿。
        目前,国内有很多实验室的研究已走到了世界的前列,国家引进人才有许多优惠政策,因而我相信国内的学术氛围将会越来越好。中科院上海植物逆境生物学研究中心就是这样一家单位,其浓厚的学术氛围和和谐的科研环境已经吸引了众多优秀的外国教授、专家和学者前来工作、学习,大家在此安居乐业。我很荣幸能成为其中的一员。
——佘益民
        佘益民教授,早年曾任职多伦多大学附属儿童医院质谱实验室负责人,皇后大学质谱和蛋白质组学中心负责人及兼职教授,加拿大卫生部疫苗评定中心质谱分析研究员。2011年获加拿大卫生部创新奖和合作奖。2012年加入中国科学院植物逆境生物学研究中心,组建植物蛋白质与代谢组学平台。2013 年度入选中国科学院“引进杰出技术人才”。


打开科研道路上的“机缘”之门


        1997年,刚刚从中科院长春应用化学研究所博士毕业的佘益民教授,经过层层选拔,最终远赴加拿大马尼托巴大学开始博士后工作。受恩师加拿大皇家科学院院士Kenneth G Standing教授的引导,他进入蛋白质组学这个研究领域。这段研究经历,不但将他引入了质谱研究的殿堂,Standing教授严谨冶学、宽容待人的行为风范更是深深影响了佘教授今后的科研和生活态度。
        据佘益民教授回忆,那时蛋白质组学还处于刚刚起步的阶段,其全面发展受到质谱仪器的灵敏度和分辨率的限制,同时面临来自未完成基因组测序的挑战和生物信息学的高通量数据分析的需求。1999年,Standing教授领导的团队成功地研制了首台基质辅助激光解吸四极杆飞行时间质谱仪(该技术后来在MDS Sciex,现在的AB Sciex,商业化成为“QStar”质谱仪),并率先使用“QStar”质谱仪的技术对植物病毒及其感染进化的未知蛋白质进行序列分析,而佘益民教授就是此项目的参与者之一。
        在加入Standing团队最初的两年时间里,佘益民的研究领域由经典有机质谱转向了现代生物质谱的蛋白质组学方向。数年来,他积极开展全球性的合作研究,与18个国家和地区的70位科学家共同发表学术研究论文,并因此荣获2011年度加拿大卫生部颁发的创新奖和合作奖。其导师Standing教授于2010年获得了联帮政府颁发的Ernest C. Manning Award,也称“加拿大诺贝尔奖”。


质朴奉献  不变的品格


        加拿大皇后大学病理医药系的杨小龙教授和植物系的William Plaxton教授曾说到,虽然皇后大学也有蛋白质组学实验室和先进仪器设备,但多年来一直只与佘教授合作的主要原因是:“坚信佘博士是一位在蛋白质组学领域具有渊博知识和广泛工作经验的杰出的科学家。”
        支撑平台的工作更多是一种默默无闻为他人研究提供支撑服务的工作类型,佘益民教授在这一岗位上已辛勤耕耘了16年,发表合作研究学术论文99篇。在他还在从事博士后研究工作期间,Standing教授就曾感叹:“你是我见到过的第一个不为钱而工作的人。”
        20世纪90年代末期,佘教授所在研究组率先应用高分辨率基质辅助激光解吸四极杆飞行时间质谱仪的串联质谱技术,结合多肽的化学衍生,解决了未知蛋白质的全序列测定这一难题,弥补了基因测序的缺陷,首次鉴定了植物中低丰度谷胱甘肽过氧化物酶中渗入的不常见硒半胱胺酸,并发现鉴定了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶复合物的磷酸化和泛素化在蓖麻油种子发芽和发育过程中的交替调控机制,为蛋白质修饰的动态生物转换在生物体内多反应通道调节研究提供了依据。此论文被推荐发表在美国《生物化学杂志》的头版封面。
        蛋白质的后修饰(比如磷基化、糖基化、泛素化)的准确测定是质谱分析的一个突出优势,佘教授应用四极杆飞行时间质谱仪成功地测定了大肠杆菌中酪氨酸激酶羧基端的七个磷基化位点及其活性中间体,结合其晶体结构分析提出了新的激酶活化机制,相关论文发表在《自然》杂志的子刊并被《科学》杂志特别报道。
        在多伦多大学工作期间,佘教授率先展开金属结合蛋白质组学的研究工作,成为了最早从事金属蛋白质组学与金属引起疾病的研究人员之一,发现并鉴定了金属诱导的蛋白质磷基化修饰的变化。
        此外,佘教授通过质谱的多反应通道技术测定了重组蛋白质氨基端特殊磷酸化修饰的同分异构体,并提出了新的激酶和非酶反应机理,此项研究奠定了使用In Site 酶切方法去改善蛋白质结晶和三维结构测定的基础。 
        其发表论文包括Nature子刊论文3篇,1篇论文被Science特别报导,2篇论文出现在J.Biol.Chem.,Chem. Commun.头版封面。18篇出版在EMBO J.,PNAS,Cell Res.,Mol. Cell Proteomics,J. Biol. Chem.,J. Proteome Res.,Proteomics等重要学术期刊中。


拳拳赤子  终圆“中国梦”


        “国内有些科研机构的实验室设备已达到国际一流水平,但是怎样使这些设备的作用尽快得到充分发挥是当下最紧迫的问题。因此,我愿意结合我的工作经验,帮助更多科研工作者。”
——佘益民
        作为是一名专门从事质谱分析和蛋白质组学工作的研究人员,佘益民教授在加拿大卫生部工作期间,了解到中国经常投入大量资金购买世界先进设备,但因缺乏专门技术人员管理设备,致使这些先进设备没有很好地得到利用。回国后,他通过亲自调查,发现这种情况的确存在,这令他感到十分惋惜。质谱仪器的更新换代几乎是每5年一代,动辄价值百万美元的设备,如果不能及时得到运用和发挥,是极大的浪费。
        佘教授在国外有十几年质谱和蛋白质组学的工作经验,对质谱技术的发展和应用有很深的理解。国家经济的高速发展需要有技术专长的海外留学人员回到祖国,他深感此时正是可以实现自己报效祖国理想的时刻。
        梦圆时刻在不久之后降临,当中科院上海植物逆境生物学研究中心创始人朱健康教授在加拿大与佘益民教授商谈加盟事宜时,佘教授没有问及待遇、薪酬等问题,只是问朱教授:“作为一名功成名就的美国科学院院士,您为什么选择回国发展?朱健康教授简短的回答让他顿时下定决心随其前往,这个回答就是“只有在自己的祖国才有真正做主人的感觉。”
        早年出国留学,是国家培养的结果,现在能够回国为国家的发展做些贡献,佘教授为此深感骄傲和自豪。


加盟中科院  助力植物科学发展


        中科院上海植物逆境生物学研究中心蛋白质与代谢组学技术平台以创建国际一流实验室为目标,坚持技术创新,全面支持植物界学科前沿领域的研究。
        2013年初,佘益民教授回国后加盟中科院上海植物逆境生物学研究中心并筹建起了蛋白质和代谢组学平台。该研究中心成立于2012年,由中组部千人计划顶尖人才、美国科学院院士朱健康教授领衔,是中科院和上海市共建的国立研究机构,主要探索植物科学前沿领域与生物技术重大战略性科学问题。蛋白质与代谢组学平台是研究中心最早组建的五个技术支撑平台之一,此外还有基因组学平台、细胞生物学平台、生物信息学平台和生物工程技术平台。
        具体说来,蛋白质与代谢组学平台主要是应用现代色谱—质谱分析仪器技术和多维组学研究方法,对植物细胞组织中的所有蛋白质组份和有机代谢产物进行系统的定性和定量分析研究。着重于发展高分辨的色谱分离和高通量的质谱鉴定新技术,以及稳定同位素标记的准确定量分析方法,并建立相关的科技信息资源为逆境中心的交叉边缘学科研究提供强有力支持。
        在中国科学院的大力支持下,平台迅速完成了购买和装备高分辨的组合式轨道阱质谱仪、四极杆轨道阱质谱仪,三重四极杆飞行时间质谱仪和基质辅助解吸电离串联飞行时间质谱仪等目前世界上最先进的仪器设备。
        未来,蛋白质组学平台将以中科院生科院为基地,通过对外开放与其他科研单位共享平台及技术资源,为植物抗逆机制,植物生长发育,植物激素信号和表观遗传学机理等研究的顺利开展提供支持和保障。同时,在国内和国际上植物界建立合作网络,联合大家共同努力解决国家乃至全球的粮食安全问题,以及解决能源危机和环境保护所面临的紧迫问题。此外,平台还与其他的国内外植物和生物医学界同行建立了紧密的合作关系,计划重点发展2~3个世界领先的蛋白质组学方面核心技术。


组建团队  培养技术人才

 

        我最喜欢的运动是晨跑,因为跑步最能磨炼人的意志和毅力。人生就像在长跑,只要坚韧不拨地去努力,就能收获到达成功终点的喜悦。
——佘益民 
        佘教授常说,“人是一个国家发展的核心,我国现在的科技发展急需要一大批优秀的青年蛋白质组学科研人员,所以人的培养至关重要。”因此,现在蛋白质组学技术平台不仅是为研究中心在植物学前沿研究提供技术支撑,还肩负着为国家和社会其他科研机构培养色谱和质谱分析专门人才的重任。可以说,蛋白质与代谢组学平台既是一个服务性平台,也是一个科研教育平台。 
        正因为如此,作为导师,佘益民教授非常重视组员专业技术特长、领导才能、创造性思维和自我认同感的培养。他希望学生在解决学术问题时能站得高,看得远,平日多积累,在各自岗位上富有责任心、紧迫感和奉献精神。他特别鼓励学生多读文献,日积月累形成自己专门的“Knowledgebase”(数据库)。如此思维才能更开阔,看问题才会更全面,而见识多了就会成为“Knowledgeable Person”(知识渊博的人)。“如果有了知识再加上勤奋,那离天才就更近了。”佘教授如是说。 
        目前,研究中心聚集了来自世界各地的优秀科学家,顶尖的仪器设备,形成了一个多文化背景、多学科交叉的融合体,为学生们提供了一个很好的学习交流平台,同时,研究中心会定期举办国内外知名专家和学者的专题讲座和青年科学家学术交流论坛,为同行提供先进的远程教学网络、专业技术培训和参加国内外学术会议的机会,是一个高水平人才的培养基地。
 

结语
 

        “十二五”对国家和社会发展至关重要,对刚刚建立的蛋白质组学平台来说,也充满挑战和机遇。佘益民教授衷心希望自己的团队能够抓住这个历史机遇,在技术创新上有所突破,在全面支持植物界前沿学科领域的研究发展等方面做出成绩。他期待团队在建立国际领先的蛋白质组学技术支撑平台的努力能取得实质性的成效,在植物蛋白质组学领域得到更多认可!

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