玫瑰、邱园与莎士比亚是属于英国的浪漫,一诗一会,一植物一世界。 “From fairest creatures we desire increase, 美的事物你我盼望, That thereby beauty's rose might never die, 以便玫瑰的倩丽永不凋亡, But as the riper should by time decease, 好像开透的花随时光消逝, His tender heir might bear his memory.” 柔情的后嗣跟随它的遗志。” ——William Shakespeare《Sonnet1》
David Baulcombe教授是一位极具世界影响力的英国植物科学家和遗传学家,在精准解析RNA缄默在植物抗病毒和非病毒免疫的分子机制,统一siRNA调控基因活性等研讨工作中做出了意义深远的贡献,极大的推进了全球农业和医疗体系的健康展开。 siRNA最早由剑桥大学David Baulcombe研讨团队发现,这一开创性工作对RNA干扰技术应用于现代农业和基因治疗的改造性展开起到了决议性的推进作用 【1】 。小干扰RNA (siRNA,small interfering RNA)是一个长20到25个核苷酸的双链RNA。当前研讨工作表明siRNA主要参与RNA干扰 (RNAi)现象,以专注性的方式调理基因表白 【2】 ,同时也参与一些与RNAi相关的反响途径,例如抗病毒机制或是染色质结构的改动 【3-4】 。 #缘起·海滩喜好者# 每一位世界级科学巨匠都有其终身跟随的共同的科学家符号,亦如David Baulcombe选择陪伴悠远的牛顿,同他普通成为“谬误海洋” (great ocean of truth)拾贝壳的小男孩,自由而热烈探求生物学的奇妙 【3-6】 。David Baulcombe遇见“谬误之海” (一个美丽的RNA世界)的命运契机,是1973年在利兹大学 (Leeds University)攻读植物系博士时,他选择服从Jim Callow本科导师的倡议,将其主要的研讨工作聚焦于生命科学中最重要的科学难题 【3】 。诚然,初入科学世界的我们,便好像对世界一无所知的又心胸“虎胆”的婴孩,David Baulcombe亦如此。于是,经一番探求后,他便觉得“真核生物的遗传调控机制” (genetic regulation in eukaryotes)这项研讨工作最关键,能够效劳于世界前沿农业和医疗科学体系的科学展开,后来,在Britten和Davidson研讨工作的启示下 【3,7】 ,遇见了RNA,去了爱丁堡。 后来的后来,从爱丁堡大学John Ingle实验室洋蓟组织培育 (Artichoke tissue culture)关于营养响应表观遗传工作 【8】 ,到蒙特利尔大学D.P.S. Verma实验室大豆血红蛋白及其根瘤基因解析的分子生物学工作 【9-10】 ;从乔治亚大学Joe Key实验室关于大豆下胚轴生长素调控mRNAs作用机制 【11】 ,到剑桥大学植物育种研讨所 (PBI)大麦糊粉系统赤霉素调控mRNAs 【12】 ,他确认了终身所爱。 #酷爱·始于病毒卫星RNA(Viral satellite RNAs)# David Baulcombe和PBI之间,大约是“彼此成就”的关系。彼时David Baulcombe参与的Dick Flavell的分子遗传学系有个很特别的“共享观”和“协作观”。分子遗传学系有几个小组,他们在同一个开发环境工作,然后共享经费、仪器设备、场地和idea,尔后协作。这是决议David Baulcombe成为David Baulcombe十分特别的关键阅历 【3】 。科研苦旅,行之难难,但危机也是转机。在David Baulcombe洞悉自己从事小麦基因克隆工作遇见些许瓶颈后,他试图经过植物病毒的科研副项目以寻求新的突破辅佐其寻觅到一个具有良好遗传特性,易于生物化学和分子生物学技术操作,可效劳于植物基因调控的“新款”实验系统 【3】 。后来,他和他的梦之队胜利了,并与出色的病毒学家们Bryan Harrison,F.C. Bawden和N.W. Pirie促成了富有卓效的多年多方协作,遇见了他的第一项终身酷爱的 病毒卫星RNA项目 (Viral satellite RNAs),促成了他和Andrew D. Hamilton与siRNA命中一定般的遇见,并简而有效的搭建了RNA缄默抗病和先天免疫蛋白 (NLRs)防御机制两条并行的科学研讨体系 【6, 14-18】 ,进而为回答植物的基因表白调控和达尔文谜团的共进化观复杂性科学问题做足了充沛的研讨准备 【19】 。 #David Baulcombe和他的RNA世界# 阅读David Baulcombe照片时间长了你就会发现,他是个很爱笑的科学家 (图1),有着像苏轼一样的达观。有道是科学家特质千千万,“达观”可是十分可贵的。回想David Baulcombe从1973年爱丁堡的第一份科研工作至今 【1, 3-5】 ,作为世界级科学巨匠其主要学术成就在于David Baulcombe与Andrew D. Hamilton发现了小干扰 RNA,它是RNA介导的基因缄默的特异性决议要素 【20-21】 。Baulcombe课题组证明, 固然病毒能够诱导基因缄默,但某些病毒编码的蛋白质能够抑止基因缄默。他们在植物中中止了这些初步察看之后,全世界许多实验室都在寻觅能否这种现象也在其他生物中的发作。能够说David Baulcombe证明了小RNA也使植物中的基因缄默,从而催化了许多生物中许多同类siRNA的发现。因而,他的发现促成了生物化学机制的审定,统一了许多小RNA调控基因活性的过程,并为现代农业和医疗体系的科学展开奠定了十分重要的理论基础 【3,21】 。
图1 David Baulcombe肖像( https://wlaforum.com/en/scientist121.html ) #从理论到应用·共同的本氏烟# 本氏烟不是英国的浪漫,它原产于澳大利亚,但在后来它却很有趣的由于病毒和病原微生物敏感特性成为了现代植物生物学的宠儿。据分离报道,由英国剑桥大学David Baulcombe 教授实验室开发的 GFP 转基因本氏烟满足了植物学研讨范畴大部分需求。本氏烟中 GFP 稳定表白,因其 GFP 荧光信号易于追踪检测等特性,被普遍应用于RNAi/VIGS,表观遗传,植物-病原微生物互作,分子移动,嫁接,蛋白质结构与功用,蛋白质互作,基因缄默与抑止等多范畴与方向,应用本氏烟作为资料发表的相关论文有超越750篇之多 【17, 22】 。 #从理论到应用·Small RNA & RNAi技术# 遗传学不时是联络生命科学的纽带,或许是转基因研讨促使David Baulcombe走进了RNAi的世界。1998年Andrew Fire和Craig Mello初次发现RNA干扰现象。之后才有了David Baulcombe证明了植物中的RNAi效应的介导者是一种由21至25个核苷酸组成的RNA剪切产物 【3】 ,属于siRNA世界的故事。RNAi干扰技术是普遍存在于植物、动物、线虫和真菌等真核生物中的一种高度激进的、序列特异的RNA降解机制,一项有效缄默或抑止目的基因表白的新兴基因工程技术,在关于调控发育、维持基因组的稳定性以响应生物和非生物胁迫等具有重要作用。随着对RNA干扰作用机制的深化研讨,以RNA干扰为基础的应用技术逐步在医药、农业等多个范畴展示庞大潜力 【23】 。我猜,后来的故事大家都知道了。RNAi现象发现的第三年,“RNA干扰”作为当年最重要的科学研讨成果之一,入选Science杂志的“十大科技突破”;8年后,Andrew Fire和Craig Mello取得诺贝尔奖;2018年,RNAi的基因缄默药物上市,再次入选Science杂志的“十大科技突破”。因而,RNAi的跨时期意义无须置疑,而David Baulcombe,自然是同他的梦之队一同,还在RNA的“谬误之海”里续写传奇 (图2)。
图2 David Baulcombe和他的梦之队(Baulcombe et al., 2022) #写给我心爱的朋友们# Hi!我心爱的朋友们,看到这篇文章时我猜你可能同我一样不时在黑暗中不时地探求寻觅光吧。鲁迅先生在杂文集《热风》中常以“尔后如竟没有炬火,我便是独一的光”此言鼓舞后世,那David Baulcombe的人生故事便献给在黑暗中探求寻求科学之光,尊重自然,学问和发明的“我们”吧。唯愿这篇文章能够暖和你。 参考文献:
作者 | Leonie 责编 | RAY 科研效劳(协作招商) | 植物、农残、昆虫等近1000种指标检测试剂盒 | 专利申请 | 转基因植株快速检测 | 组织培育 | 酵母双杂交 | 植物抗体 | 植物科学最前沿,专注于植物科学前沿停顿、资讯、招聘信息的发布及措施软件共享等。投稿及招延聘后台回复“投稿”,均为无偿;商务协作请联络微信ID:zwkxqy; |