今天半夜两点钟(美国西部时间)的时候，我被香港大学一个同学急促的电话吵醒，他激动地对我说，你的老板获得诺贝尔奖了！我当时非常地惊讶，虽然很多人预测Brian Kobilka会获得诺贝尔奖，但是我真得没有想到会这么早。估计我是实验室里除了Brian和他的夫人Tongsun之外知道这个消息最早的人了。最近一年来我一直学习导师Brian的做事风格踏实专心地做科研，虽然课题非常challenging（挑战性），但是潜移默化地受到Brian的感染，对于自己的课题始终抱有信心，当然希望最终会取得成功。记得施一公教授曾在苏州冷泉港会议给我们说，Brian是一个真正的hero（英雄）。随着自己研究和与Brian的交流的日益深入，我越来越体会到这个词的分量。于是我按捺不住想说几点我的感想，纯粹杂谈，没有什么特别的逻辑性。更希望我们这些资历尚浅的后生能从他身上学到科学研究所应该具备的一些可贵品质。

一、HHMI也有看走眼的时候

       GPCR（G蛋白偶联受体，G-protein coupled receptors）作为人类基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与人体生理代谢几乎各个方面都密切关联【1】。它们的构象高度灵活，调控非常复杂，天然丰度很低，起初非常难以研究。美国杜克大学的Robert J. Lefkowitz(与Brian分享诺奖并是他的博士后导师)在这个领域做了非常多开创性的工作和贡献。Brian就是在Robert的实验室里首先克隆了人Beta2肾上腺素受体的cDNA序列，开始了与GPCR研究的不解之缘【2】。自从Brian在斯坦福大学医学院开始独立研究以来，十几年的时间里一直没有重大的突破，导致HHMI（霍华德休斯医学研究所，Howard Hughes Medical Institute）这种擅长支持长期高风险研究的机构都没有耐心了。HHMI于是在2003年左右的时候停掉了Brian的funding。那几年确实非常艰苦，并且由于课题风险太高，Brian都不敢也没有条件招收postdoc。不得已他只能自己做实验，不过幸亏那几年Brian还是靠着NIH（美国国立卫生研究院，National Institutes of Health）的R01资助坚持了下来，并于2007年解析了第一个人非视紫红质GPCR的晶体结构，取得了初步的成功【3】。当我们看到他现在的光环时，很少有人能体会到他过去的艰辛。现在回首看来，我认为一方面是默默地坚持，拥有一颗强大的心脏承受失败，对于科研非常重要；另一方面，我们也看到，HHMI也有看走眼的时候~我觉得美国有时候很奇怪，我知道的有时即使是诺贝尔奖获得者，也不能保证funding（科研资助）每年都能顺利renew（更新）。虽然Brian现在每年都还在担心funding的问题（估计是被那几年搞怕了），但是我相信按照现在实验室的研究势头在今后的几年应该不会是个问题吧。

二、Brian Kobilka获得诺奖的主体工作

       我听到不少人说，GPCR结构生物学领域最终肯定会获得诺奖。这里不得不佩服饶老师看待当前生命科学前沿动态的精准眼光【4】。在GPCR这个竞争日趋激烈的领域，Brian确实是一个几乎完美的成功者。举个例子，当人遇到危险或紧张时，肾上腺会分泌一种激素，叫肾上腺素。它作为配体，犹如一把钥匙，高度特异性地打开或者激活肾上腺素受体这把锁。然后细胞就能感受到这一外部的危险，并快速做出相应的生理反应。比如心跳变快，瞳孔放大，呼吸加速，肌肉收缩等来应对，即所谓的fight-or-flight（迎战或逃跑）。Beta2肾上腺素受体一直是研究GPCR最标准的模式受体。Brian就是围绕这个受体开展了长达二十多年的工作。厚积薄发，在最近的几年里才有最为出色的突破和进展。这些成果为GPCR领域很多一般性的重要生物学问题提供了重大的启示，并同时为基于GPCR结构的药物开发起着重要的推动作用，因此成为很多国际大型制药公司争相追逐的热点。虽然Brian在其它GPCR领域也做出了很多出色成果，但是围绕Beta2肾上腺素受体相对是最完备的工作，我猜想这应该是今年Brian接受诺贝尔奖的主体工作吧。简单列举如下：

 1）Brian在2007年与Raymond研究组合作解析了非活化Beta2肾上腺素受体的晶体结构。Brian在这个成果上的主要贡献是基于首次发明了T4溶菌酶融合的技术对该膜蛋白做了长期大量的纯化制备和生化研究，Raymond研究组则主要负责数据收集和结构解析工作。另外，Brian还在那年独立地利用抗体稳定技术解析了这个膜蛋白。这让人们看到了神秘多年的第一个非视紫红质GPCR的全貌；

 2）Brian在2011年初解析了第一个真正处在活化状态的激动剂（agonist）结合GPCR的晶体结构（活化状态的GPCR非常活跃，更难以结晶）【6】。这里我用‘真正’一词是因为这个结构是借助于Nanobody抗体技术筛选出来的、构象选择性的、功能得到充分鉴定的G蛋白类似物帮助结晶，让人们第一次可以通过和非活化状态结构的比较来了解GPCR激活的结构生物学机制；

 3）Brian在2011年中解析了第一个激活状态下GPCR和下游G蛋白复合物相互作用瞬间的晶体结构【5】（这个成果是在施一公教授组织的2011年苏州冷泉港会议上关于膜蛋白主题报道的，大部分顶尖的膜蛋白相关领域科学家都出席，当时震惊全场）。它让人们第一次观察到细胞外的小分子配体如何通过灵活多变的GPCR进而激活胞内体积相对巨大的G蛋白，从而传递各种各样的生理学信号。这个结构重要的科学价值我相信通过今后的引用率会慢慢得到证明，应该也是这次诺贝尔奖的皇冠之作。估计外行的人看到都会觉得很美；

 4）以方法学而论，Brian为了解析GPCR及其与G蛋白的复合物结构，他和合作者一起开发和应用了若干创新的技术手段，如抗体稳定（nanobody），T4溶菌酶融合（T4 lysozyme fusion）、超强激动剂（super agonist）、共价偶联配体（covalent ligand）、新型去垢剂（new detergent type）、单分子三维电镜分析（single particle EM analysis）、改进的适用于GPCR的脂立方相晶体筛选、微束衍射（micro-diffraction）等下游很多晶体学tricks（技巧）。我相信这些技术以后也会让相关的膜蛋白结构生物学研究受益。

       我刚加入实验室的时候，曾经也想向Brian提出做GPCR里一个新的A类家族的结构。按照通俗的话来说，这样做性价比很高，方法和套路在实验室非常成熟，如果运气好，可以进展非常快，有可能半年以内的时间就拿到一个inactive（非活化）的GPCR结构。按照现在的情况，肯定还是CNS（Cell/Nature/Science）级的论文。但是Brian婉拒了我的想法。他现在的研究策略是专注于三类代表性的GPCR家族，深入去做。以一些模式受体来回答这个领域里尚未回答的一些重要生物学问题。

三、承载科学家使命的Dr. Kobilka

       这里Dr.我想指的更多是医生的意思。很多人知道，Brian Kobilka毕业于耶鲁大学医学院，拿到的是MD医学博士学位。因为在美国拿到MD学位的人大部分都去做了医生，因为医生在美国是一个有地位、受人尊敬并且收入高的职业。Brian也在华盛顿大学做了几年内科住院医生，但是基于对科学的热爱，毅然决然地踏上了充满各种未知的科研之路。大家可以想见的是，Brian当然没有在学生时期上过结构生物学的课程。但是他为什么能够在结构生物学的领域如此成功呢？我觉得这主要归结于他对待科学的态度、多领域的研究背景和科学的思维方式。很多人应该不知道，Brian在自己实验室早期从事了大量的细胞生物学、生理学和生化的研究工作。他在基于转基因小鼠的心脏生理研究上其实也做出了很出色的工作。加上好奇心驱动，他对相关的广泛领域都有所涉猎，具有广泛的知识面和对多个领域技术研究特点的出色理解。这让他在近几年来投身的结构生物学领域具备了扎实的基础。

       有句古话，知己知彼，百战不殆。正是他这么多年积累的对于GPCR的各种性质特点充分的理解，他对哪些因素有可能阻碍GPCR晶体的生长和结构的解析有着敏锐的洞察力，而不是只依赖于晶体学本身技术和原理的认识。比如，大家知道，膜蛋白大部分是疏水的部分，这些地方是非常不利于每个蛋白质分子排列的。就像无法相互契合的砖头很难盖得好一栋完整的房子。那么自然地就是能够想办法增加膜蛋白表面的极性面积，让分子彼此之间倾向于相互靠拢，那么这栋房子就更容易盖好了。再比如，GPCR分子是高度活跃的，就像一个个很调皮活泼的孩子，让他们一个个乖乖地服从命令站好队不是那么容易，那么就要想办法能够让他们安静下来。比如给每个孩子一个好吃的糖果，让他们乖乖地听话，这样就更容易让他们服从安排。那么特定的配体就像这个糖果，让GPCR分子安静下来，不那么活跃。总之，正是基于对于GPCR分子特性的很好理解，Brian能够想出很多为GPCR晶体的生长和改善的ideas（主意）。这让我同时也想到好几年前一篇有名的科学博文“从纯化到星辰”里作者在冷泉港实验室进修的体会：真正的科学家应该不会因为过去受到的科研训练所束缚，应该随时准备好根据研究的需要学习新的东西。我觉得Brian在这点上同样是我们学习的榜样。

四、谦逊、害羞并可爱着的Brian

       人常说，性格决定命运。我一直很相信这句话。虽然人无完人，但在我看来，Brian确实是接近于一个完美的人。这是我发自内心的看法。他做事低调，性格温和，为人谦虚，坚韧执着。同时，我们也看到他是一个非常合格的导师，丈夫和父亲。要真说缺点，他不太擅长和别人谈论科研以外的话题，对媒体的访问也不适应，甚至于紧张。在实验室这么久来，从来没有看到他因为任何事情对学生语气生硬过，更别说生气。他总是非常顾忌其他人的感受，如果实验室有人粗心犯了什么错误，他不会先选择直接去找这个学生说，而是会在组会上作为一个一般性的问题提出来。他的性格内敛到以至于学生有时候都会觉得不好意思。比如有时候他很想知道我一段时间的进展，他会静静地站在我的面前，看着我不好意思地微笑，欲言又止，我明白他是想让我tell something给他。我从他身上没感觉到一丁点有些大牛老板的那种push（施压）。在我看来Brian是一个非常pure（纯粹）的scientist（科学家）。

五、兴趣和工作的区别

       我也常听到科研界的同事说，做科学的境界主要分为两种，一种是真心地喜欢，作为自己热爱的事业去做，是兴趣驱动地；另外一种是作为谋生的一种手段，只是选择的一个job（工作）而已。很明显从事科研的人的理想是前一种。但是往往理想很丰满，现实很骨感。由于各种主观和客观的因素，大部分都是处于后者的阶段。有时候追逐理想但远离现实时会付出很多代价，放在科研上也是如此。比如有时焦头烂额地应付各种资金申请和评审可能会把对于某个领域的热爱抛在脑后。我能一直感受到Brian对科学那种inherent（内在）的热爱。他一直被好奇心驱使着想要回答一些重要的生物学问题。他和我讨论课题时，经常使用的一个句式是：‘I am very interested in …’来表达他希望我关注并且回答的问题。实验室的每个同事都被Brian对科研的这种热爱所感染，都在享受着艰辛科研工作中所带来的乐趣。

六、Brian和他的合作者们

       细心的听众可能会注意到，每当Brian在媒体面前发表所谓获奖感言时，他一直都特别强调众多合作者的贡献【8】。他说对于他工作的认可，也相当于对于合作者工作的认可。如果能了解一下Beta2肾上腺素受体和G蛋白的复合物结构，大家应该能认识到，没有很多合作实验室强大的协助，单靠一个实验室，要解析这个结构是非常困难，甚至在短期内是不可能的。坦诚地说，Brian的GPCR研究涉及到非常多前沿的技术，而往往一个实验室很难在多方面都非常专业。所以需要多方面出色的合作者一起共同来解决一些challenging的问题。但是同时会出现另外一个问题，为什么这么多出色的科学家愿意与Brian合作？根据我的了解，Brian遇到非自己专长的知识范畴时，他会如同一个学生一样，非常谦虚的主动联系相关的研究者。即使之前完全不认识，也不管对方的资历是深或是浅。他一直非常肯定合作者的贡献，并且给予合作者公平的承认，让每个合作者都心悦诚服，有时候那种不耻下问的精神非常值得学习。

七、革命尚未成功，同志仍需努力

        有不少人评价Brian的工作完整地诠释了单个GPCR非活化、活化及其G蛋白复合物的结构生物学基础，系统地阐述了配体调控的G蛋白激活机制。虽然这些都是里程碑式的工作，对于GPCR领域会有巨大的推动作用。并且可以预见，GPCR作为近年来的明星分子，肯定会继续保持热度并让许多研究者投身于这个领域。但是还是有非常多基础性的重要问题还没有得到解决，比如G蛋白选择性激活的机制、非G蛋白调控通路机制(beta-arrestin)和GPCR dynamics特性的系统分析等等。正如我上面所说，Brian对于以后的研究方向有着清晰的规划，将针对一些特定的生物学问题，选择相应代表性的对象进行研究。我们坚信接下来的工作将会对这复杂而美妙的GPCR调控全景进一步进行完善。

后注1：特别需要强调的是获得诺奖的工作主要是已经离开实验室的两个博士后Soren和Daniel完成的，他们是学习的榜样，谨在此向这些师兄们致以敬意;

后注2：有个别朋友指出我这篇文章里混杂少量英文单词，虽然我也不喜欢中英文混杂的方式，因为在我看来中文语言博大精深，没有什么用中文难以表达的意思。只不过我觉得这些英文单词稍微能更精确和忠实地体现我想表达的意思。比如‘challenging’是科研领域里经常形容课题难度和风险高、‘hero’是施一公教授评价Brian的原词、‘funding'和'renew'是美国申请科研经费经常用到的术语、'push'也是我们中国学生经常形容一个老板喜欢对自己的工作施加压力等等。我都在后面注明相应意思，我觉得大部分同学应该是会认同我的观点吧。

参考文献：

【1】Fredriksson R, Lagerström MC, Lundin LG and Schiöth HB. The G-Protein-Coupled Receptors in the Human Genome Form Five Main Families. Phylogenetic Analysis, Paralogon Groups, and Fingerprints. Mol Pharmacol. 2003 Jun;63(6):1256-72.

【2】Kobilka BK, Dixon RA, Frielle T, Dohlman HG, Bolanowski MA, Sigal IS， Yang-Feng TL, Francke U, Caron MG, and Lefkowitz RJ. cDNA for the human beta 2-adrenergic receptor: a protein with multiple membrane-spanning domains and encoded by a gene whose chromosomal location is shared with that of the receptor for platelet-derived growth factor.Proc Natl Acad Sci U S A. 1987 January;84(1): 46–50.

【3】Rosenbaum DM, Cherezov V, Hanson MA, Rasmussen SG, Thian FS, Kobilka TS, Choi HJ, Yao XJ, Weis WI, Stevens RC, Kobilka BK. GPCR engineering yields high-resolution structural insights into beta2-adrenergic receptor function. Science. 2007 Nov 23;318(5854):1266-73

【4】http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2237&do=blog&id=621167

【5】Rasmussen SG, DeVree BT, Zou Y, Kruse AC, Chung KY, Kobilka TS, Thian FS, Chae PS, Pardon E, Calinski D, Mathiesen JM, Shah ST, Lyons JA, Caffrey M, Gellman SH, Steyaert J, Skiniotis G, Weis WI, Sunahara RK, Kobilka BK. Crystal structure of the β2 adrenergic receptor-Gs protein complex. Nature. 2011 Jul 19;477(7366):549-55

【6】Rasmussen SG, Choi HJ, Fung JJ, Pardon E, Casarosa P, Chae PS, Devree BT, Rosenbaum DM, Thian FS, Kobilka TS, Schnapp A, Konetzki I, Sunahara RK, Gellman SH, Pautsch A, Steyaert J, Weis WI, Kobilka BK. Structure of a nanobody-stabilized active state of the β(2) adrenoceptor. Nature. 2011 Jan 13;469(7329):175-80.

【7】http://gpcr.scripps.edu/ 

【8】Buchen L. Cell signalling: It's all about the structure. Nature 476, 387-390 (2011)

相关专题：2012年诺贝尔奖
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