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“如果把人体比作一幢房子,蛋白质就是由各种氨基酸作为砖块组成的建筑物。而肽呢,被称作小蛋白。一般来说,五十个氨基酸以下的就是肽,它们在人体生理和疾病过程中扮演了极其重要的角色,比如通常说到的生长激素和催产激素等就是肽。”
校学术新人奖获得者、生命学院副教授周鹏说起心爱的“肽”研究,立即神采飞扬,眼睛亮亮的。他飞快地打开电脑,展示那些被放大百万倍的神奇物质。
“肽”神秘,“肽”美丽
只见蛋白质如同漫长的链条在空间中弯曲折叠成稳固的结构。而灵活的肽仍然舒展着柔软的线条,似在飘忽,似在变化。周鹏“就地取材”,借电脑器材比喻他们之间的关系:“ DNA是遗传信息的编码者,就像电脑的硬盘,那么蛋白质就是执行者,是CPU。肽就是移动硬盘,只有通过与特定蛋白质相互作用,才能实现其生物功能。”
美丽的“肽”分子落实到现实世界中,是肉眼难以企及的“纳米分子”,还有一堆常人眼里的“火星文”。幽默的周鹏却能用一些接地气的例子给“分子生物学白痴”讲清楚肽的意义。
“著名的鸡尾酒疗法就是用药攻击艾滋病酶蛋白的肽底物结合部位,从而治疗艾滋病。”
“知道蛇毒么?它也是蛋白质和肽的混合物。比如眼镜蛇毒,攻击人体神经系统,导致呼吸衰竭心律减慢而死。据说埃及艳后就是用眼镜蛇自杀的。”
“阿根廷著名球星梅西曾经患有侏儒症,这也是身体缺乏某种肽生长激素。”
肽作为一种重要的内源生理活性物质,它可以是生长激素、神经激素、免疫疫苗,在生物功能、重大疾病和药物干预方面都有巨大的能量。周鹏倾心研究并绘制蓝图的所在就是这神奇的“肽世界”。
从此醉,在瀚海般的数据里
周鹏最早学习的化学。仿佛命定的缘分,在大学毕业设计时,他接触到生物学。“它怎么就那么活呢?”还是那些分子、原子、无机盐和水,大自然设计得如此精密,以至于这些“死的东西”变活了。
他研究着,也欣赏着:神经和免疫系统为何如此合理?自反馈系统怎么调控得刚刚好?人体中几百万的分子、原子,如此复杂,又如此和谐?最最神奇的是,物质进化到一定程度,如何产生意识?
因为兴趣,研究变成了享受。“通宵达旦的熬夜也觉得好舒服。”周鹏博士阶段进入浙江大学继续生物信息学研究。有一次,他与师兄弟们为一国际期刊送稿。其中,他们设计了一个软件,把三维图形映射成二维图形。但是到截止日前最后三天,软件出现问题。
师兄说“估计半个月才能改出来”,但周鹏和伙伴们硬着头皮干了三天三夜。他们半步没出实验室,连吃饭都是让人送来。他们异常兴奋,完全迷在研究中,一点都不觉得累。最终,见证奇迹的时刻到来,软件完美呈现,国际期刊刊发了他们的成果。该软件将纳米尺度肽和蛋白质相互作用信息映射到计算机图形界面,便于药物设计工作者直接洞悉研究微观世界的分子识别现象。
2011年,周鹏来到电子科大生命学院生物信息学中心工作。次年,他又在美国食品与药品监督管理局(U.S. FDA),国家药物毒理学研究中心(NCTR)做博士后研究。
周鹏把“肽的生物信息学”作为自己明确的研究方向。在浩如烟海的数据里,他分析着,思考着,如痴如醉。
雄心勃勃的大梦想
放眼全球的生命信息学研究,周鹏发现了一个充满机遇的问题:
“肽的计算科学”研究作为目前生物学的前沿领域已经吸引了许多研究者的目光,近年来一些相关研究成果发表在NATURE、SCIENCE等顶尖期刊上。但这种研究没有在一个系统的TOPIC来加以统纳。有的研究在蛋白质的分支下,有的归于药学、材料科学等等。
为什么不能形成一个单独的学科,在国际上形成圈子呢?大家以“理论和计算方法在肽领域应用”为主题,相互交流,共同研究,会把肽科学的研究做得更好。
这位年轻的副教授计划在国际上亮出新学科的大旗,他并不认为自己的行为“惊世骇俗”。从小就崇尚独立思考,喜欢跳出“框框”的周鹏创意无限。他继续完善着自己的思路。
关于肽的研究内容太多,研究方法也很多。从哪一个点开始探索呢?周鹏结合自己的学科优势,决定用计算机信息学的方法进行研究。他提出了计算肽学(computational peptidology)。
在药物化学著名评述杂志Current Medicinal Chemistry上,周鹏发表特邀综述,提出“计算肽学”概念用于整合生物信息学和计算生物学研究生物肽方向,发表短期内就获得了同行的高频引用。
周鹏还被德国Springer出版集团电子书系列Methods in Molecular Biology邀请作为客座编辑,就“计算肽学”一期内容进行组织出版。
许多年来,有关肽的大量数据散落在各期文献里,还没有公共数据资源进行整理。周鹏计划构建首个全面的肽/蛋白质结构-亲和力关联数据库(PepPro),并借此开展一系列后续探索。
“我们就是要把那些沉睡的数据搜集起来,揭示肽发挥作用的秘密!”
旧书和电子游戏是“学霸”的最爱
“我从小就属于调皮捣蛋的那一类。”文质彬彬的周鹏从小喜欢的却是电子游戏。从小学时的全能王、俄罗斯方块到大学时的CS、星际争霸、天子剑、传奇,一路玩过来,他的经验是“玩电子游戏但不沉迷,对逻辑能力、反应、操控能力都很有好处。”
周鹏记得,大学时代,虽然业余时间要打游戏,但是自己的自学能力强,复习扎实。他不仅每次成绩考得好,而且打下了牢固的知识基础。这让他后来做研究时感慨“大学学的东西很有用。”
现在周鹏的业余生活依然丰富:旅游、摄影、游泳、品尝美食,这让他在高强度的科研之外“换换脑筋”。
周鹏说,他喜欢在周末泡杯茶,翻翻自己的书。他收藏了很多旧书,《万历十五年》《苏菲的世界》,艺术哲学家丹纳的《艺术哲学》,香港出版的《太平天国考》等等,周鹏都找到了权威出版社的第一版。“每一次淘到一本好书,就有很欢愉的感觉。”
有时,周鹏也会回忆起小时候的爱好——“钓鱼、抓鸟、粘知了”,中学时迷上天文学、天体物理、黑洞。后来,“生物学的神秘世界吸引了我,我很享受科研的过程。”
编辑:张娜 / 审核:张娜 / 发布:张娜