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故试:当鸿飞兄见到了鬼。。。or 您有成美国院士的潜质吗?

已有 12771 次阅读 2011-4-13 04:33 |个人分类:科研教学|系统分类:科研笔记| 测试, 院士, 科普, 故事

故事+测试+科普: 当蒋科学到了鬼。。。or 您有成美国院士的潜质吗

小葱配偶奇遇。。。"

 

悲剧啊,悲剧! 俺们周末刚设了个擂台,就马上听“噼里啪啦”的扔砖,一片混战,“好”在都是扔给小麻哥的。但也吓趴了。擂台不搞了,放个讲台,好勿啦?

 

1测试: 您有成为一个美国院士的潜质吗?

 

对象:生物类,大四以上的同学。允许讨论,不需(许)查资料。非生物类的同学,也可试试第一问,不难。

 

考题:

一个蛋白质YFP (your favorite protein)  包含2个重要的功能部分(domain):A domainB domain。那么比如说, 有了AB,YFP就“跳舞”发荧光。 现把A接到蛋白质X上,也就是弄了个人造的蛋白质AX;又把B接到蛋白质O上,也就是弄了个人造的蛋白质OB 第一问:如果XO可相互作用(interact),那么AXOB一日碰上,有无可能“共舞”发荧光

 

生物类的同学们,请先回,想好“有无可能”再来2问。

请先回

 

第二问: 如果AXOB一日相见,会“共舞”发荧光。那么问:您能不能以此为基础,设计出一个方法用来找新的可以和蛋白质X相互作用的蛋白质(蛋白质Xbinding proteins)

 

生物类的同学们,请先回,答题后再来看下面的故事。

 

如果答对了,恭喜,您有得美国院士的潜能;别浪费了您的高智商。

 

2. 故事:一个美国院士的诞生

说那一个风雨交加的夜晚,电闪雷鸣,费尔兹老师不知为啥,睡不好觉,费尔兹(Fields)是纽约州立大学石溪分校的起步不久的小小的助理教授。博士+博士后,一路走来不容易啊,有了自己的实验室,发现还没个头,还要奔甜妞(tenure)。原来的实验方向是不错,接着做,混个甜妞行,但捞天女还不够。干啥好呢?而且实验室经费不多,人少力量小。

 

费尔兹想起了,前几天收到的一通知,学校的技术开发办有笔钱,要大家申请pilot grant,~5万一个项目,那80年代后期可资助一个学生一年的工作;proposal 要是新方向,有应用价值的。费尔兹那时做的工作是很基础的基础研究,用酵母菌做transcription (基因表达,调控)的机理。那如何来开发,应用呢?

 

费尔兹想到了上面的测试题。那时已知:transcription activator (调控激活因子,是一种蛋白质)有包含2个重要的部分(domain):DNA binding domain (识别,粘接DNA) + activation domain (激活)。见下图:



激活因子很重要,有基因,没激活因子来激活一下,这基因就不表达,象个僵尸。

 

费尔兹想到一个有意思的问题:那么把这原来在一个蛋白质上的2 domain,拆开,分装在另两个(感兴趣的)蛋白质X&Y上,如果这2蛋白质X&Y能相互作用,走到一起来,是不是能把这 2 domain带到一块,又可起 transcription activator的功能 - 来激活基因的表达捏?


 


换句话说:一个坏人常做坏事,是因其有坏心+坏胆。那么比如,李鬼有坏胆但无坏心,犟科学同志是有坏心但无坏胆,两人不认识,自然不碰面,倒天下太平;但一日,朋友做东,两人见面一碰杯,后果可能会如何捏?!!!。。。。。。

 

再比如,阿拉聪明绝顶,但连个钉子都钉不直,打工都没人要;偏李鬼不爱想问题,可就爱东敲一榔,西来一锤,(怎么他也爱使锤子?),动手能力强,但注定没嘛大出息。可一日,朋友做东,两人见面一碰杯,后果可能会如何捏?不好意思,见下2图:



 

同理,费尔兹想测测是不是拆开分装会怎样,凑到一起是不是能恢复活性。成功的话,有不少东西可挖掘,前景很好。整理,整理,proposal 报上去,拒了!说是没有开发应用价值!

 

塞翁失马, 焉知非福! 费尔兹后来转手,投给一公司的基金会,中了20万!

 

实验做起来很简单,出来结果如何捏? 不出所料,李鬼+犟科学,成事不足,败事有余,坏事了!同理,如果2蛋白质X&Y能作中介把这2 domain带到一块,费尔兹发现可能起 transcription activator的功能!

 

大功告成! 整理,整理,递上去,一审就过,上Nature了!(http://www.nature.com/nature/journal/v340/n6230/pdf/340245a0.pdf) 这就是生物界有名的yeast two hybrid 酵母双杂交.

 

容易勿啦?文章总共占一面半纸。一个原理设计图,一个construct (用料)设计图,只一组实验数据!容易勿啦?从设计到实验,点破了,讲起来难度都不高,个把月就可搞定。 拎勿清格阿木 难在哪里得伐?

 

为什么可上Nature涅? 这技术有很大的应用价值!生物研究里,常常要搞清某个蛋白质的功能,不是件易事。那么比如,我们在犯罪现场附近逮到了李鬼,自然而然他成犯罪嫌疑人了,可这小子嘴巴硬,不开口!怎么办?就要调查他的背景底细了,小子无前科!咋办?要彻查与他有交往的人!然后,我们发现李鬼近来常和犟科学同志混在一起,有突破了!犟科学同志是什么人?他是有底案,挂号了的!一挖,人赃俱获!同理,如果要搞清某个蛋白质的功能,除了对其“拷打”,还要调查这蛋白质和哪些别的蛋白质有接触。当时找蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction) 的方法不多,有效的也少。

 

有了这 yeast two hybrid,改改,就可大规模的筛选了,彻查这蛋白质和哪些别的蛋白质有接触。那么比如,李鬼。。。,算了,换个人,比如那个小葱同学,我们帮他找对象,我们先给他装个花心,然后给每个女生装个花胆,把小葱同学往这女生堆里一扔,一筛选,好几十个对象马上就找到了!在这一夫多妻是允许滴!(一妻多夫也是合法滴)当然有些是小葱可遇不可求滴,比如俄罗丝的美女,马上剔除。当然,这方法不是万能的,有 false positive 假阳性,  false negative 假阴性要做后续工作,确定相配才好。


 


同理,如果要搞清某个蛋白质X,给它装上DNA-binding domain,还建了个库(library): 别的成千上万的蛋白质都分别给装上activation domain;就可开始海选了。这些个库,一旦组装后,大家拿来就可用,自己只要把自己蛋白质X加上 DNA-binding domain 就好,上手很快。

 

(看到这,隔壁的老王头来劲了,“大哥,帮俺找找对象,行不?”结果一下海,老王头见谁都粘乎,花心大萝卜!嘎,太过分了,马上剔除!)

 

这技术一出来,马上得到推广,提高,应用。风靡全球啊!有了two hybrid, 有人就整出了one hybrid (for DNA-protein interaction),还冒出 three hybrid (for RNA),也有reverse two hybrid (反向)。。。原来是用酵母菌yeast作载体,又冒出bacteria,mammalian 等等载体。这思路一打开,费尔兹是把 tranascription factor 拆开,后人学样,弄出了split ubiquitin (for membrane protein), split GFP…,很好的弥补了 yeast two hybrid 的一些缺陷.

 

现如今红得发紫的癌症大拿史蒂夫* 鳄乐基,当年出人头地,就是跟风及时;当然鳄乐基后来另做了很多其他的开创性的工作。

 

费尔兹教授发财了吗?不知道。但发达了!文章越来越多,领域越来越广,名气越来越大。后来给挖到西雅图的U. of Washington,成了HHMI Howard Hughes investigator),当选美国院士。虽然他后来的工作做的也很好,但提起他的大名,大家多自然而然的就想起了yeast two hybrid,当年可是解了很多人的急。

 

3。化令子

拎勿清格阿木 难在哪里得伐? 学到点东西啦?不是每个人都可以躺在苹果树下,等苹果砸下来的!费尔兹教授就是比别人多走了一步,酵母双杂交(yeast two hybrid)的理论基础是别人发表了的工作,人所共知,谁都可以去挖掘,但谁先很“简单”的延伸应用一下,就可走出一片新的天地,比手头上西洋挂气的课题更来的嘞。。。

 

其实科学史上,类似的“便宜”事还不少,“鼓捣”出 PCR 而得诺奖的 Kerry Mullis,该也是一个,额锅头滨着体壶办,杀更。。。



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