华裔哈佛女教授《PNAS》发表新成果

　　

生物通报道：来自哈佛大学化学与化学生物学系，物理学系，霍德华休斯医学院的研究人员利用一种活细胞成像技术监控了单个流感粒子侵入的过程，发现了一种重要的连接蛋白，为进一步分析流感的侵入机制提供了重要信息。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

领导这一研究的是知名的哈佛女教授庄小威，15岁时考入中国科技大学少年班。1991年毕业赴美，1997年，在加州大学伯克利分校拿到物理学博士学位。2001年，被聘为哈佛大学助理教授。5年后的2006年初，成为物理和化学系的双聘教授。此前曾获得2003年“天才奖”，是第一位获此荣誉的华人女科学家。

庄小威博士最初在加州大学伯克利分校拿到的硕士和博士学位都属于物理学，1997年之后，她在斯坦福大学师从诺贝尔物理学奖得主朱棣文进行博士后研究时，才偶然与化学、生物学科的合作伙伴一起开始做一些跟踪分子行为的实验，从而开始了她之后的研究。

其研究范畴主要要探明生物体系中单个分子或单个粒子的运动表现，庄小威创造性地将荧光光谱和显微分析技术应用于单个分子，这种崭新的物理手段，使得实时揭示复杂生物过程中的分子个体及其运动步骤成为可能。

在去年的一篇《Science》杂志上，庄小威等人发现了一种能够几百次地反复在各种颜色的光照下使用的，能够驱动为荧光态和暗态的发光分子团，从而得到了一种比传统光学显微镜高10倍以上的分辨率的显微技术，并将这种技术命名为随机光学重建显微法(stochastic optical reconstruction microscopy，STORM)。

利用这个技术，在这篇文章中，庄小威和她的同事追踪了单个流感病毒粒子侵入的过程，发现epsin 1这种蛋白会在流感病毒的结合位点附近聚集，并且通过epsin 1敲除实验证明缺乏epsin 1的病毒粒子受抑制，不能进行网格蛋白介导的内吞作用，从而引起大多数的病毒粒子通过网格蛋白非依赖性途径侵入。

研究人员通过一系列的实验证明epsin 1是作为一种荷载特异性引导物（cargo-specific adaptor），参与了流感病毒的网格蛋白介导侵入。这为进一步分析流感的侵入机制提供了重要信息。

（生物通：张迪）

注：

1.网格蛋白(clathrin)

网格蛋白(clathrin)是一种进化上高度保守的蛋白质，由分子量为180kDa的重链和分子量为35～40kDa的轻链组成二聚体, 三个二聚体形成包被的基本结构单位--三联体骨架(triskelion), 称为三腿蛋白(three-legged protein)。有两种类型的轻链:α链和β链, 二者的氨基酸有60%是相同的, 但还不知道它们在功能上有什么差别。许多三腿复合物再组装成六边形或五边形网格结构,即包被亚基,然后由这些网格蛋白亚基组装成披网格蛋白小泡。
 

2.受体介导的内吞作用(receptor-mediated endocytosis)
　

一种特殊类型的内吞作用，主要是用于摄取特殊的生物大分子。大约有50种以上的不同蛋白，包括激素、生长因子、淋巴因子和一些营养物都是通过这种方式进入细胞。

被吞入的物质首先同细胞质膜的受体蛋白结合, 同受体结合的物质称为配体(ligand)。配体即是经受体介导被内吞的特异性大分子。它们的性质以及被细胞内吞后的作用各不相同。

在受体介导的内吞过程中, 配体-受体复合物在质膜的一个特殊的区域,即被膜小窝(coated pit)中进行浓缩, 然后逐渐形成被膜小泡。包裹在小泡外面的外被是一种纤维蛋白的聚合体,即网格蛋白。脱离了质膜的被膜小泡的外被很快解聚,成为无被小泡,即初级内体。



附： 庄小威，34岁的哈佛教授

庄小威，1972年生人。1987年，15岁时考入中国科技大学少年班。1991年毕业赴美，1997年，在加州大学伯克利分校拿到物理学博士学位。2001年，被聘为哈佛大学助理教授。5年后的2006年初，成为物理和化学系的双聘教授。此前曾获得2003年“天才奖”，是第一位获此荣誉的华人女科学家。


　　庄小威长得有点像传说中的花木兰，英气逼人。加州六年的水果滋养，给了她好皮肤，分子世界的趣味，让她一点一点绽放出美丽来。

　　中国科技大学校长朱清时很记得87级少年班的这个女孩子，记得她在2003年10月19日回母校做的那场高质量的报告会，当时她刚拿到美国麦克阿瑟基金会当年度的“天才奖”。

　　报告的题目有点拗口，叫《展现单个核糖核酸酶分子的折叠和单个流感病毒的感染过程》，但庄小威的“讲故事”让包括外学科在内的所有听众都听懂了。

　　如讲到流感病毒侵入生物细胞时，她在台上走来走去，模拟分子运动的情形；她还模仿病毒对细胞说：“I’m here， Take me in。(我在这儿，让我进来)”“but how does the virus get itself in? I’ll tell you…(病毒如何进入呢？我来告诉你)”她带领大家由浅入深、渐入主题。

　　她还将幽默感注入这个自然界的微小动作：“I think the influenza virus is really smart， and the cell is quite stupid。You know， the virus simply manages to enterotnithe cell， and all the rest work(of the infection) is actually done by the cell itself。(我认为流感病毒相当聪明，而细胞挺笨的。要知道，病毒只想着要进入细胞，而余下所有的感染动作都是由细胞自身完成的。)”

　　她的研究方法、实验原理、装置、结果、分析，逻辑清晰，简洁紧凑，充满科学精神，尤其实验中拍摄到的分子运动的短片，让同行赞不绝口。一位少年班女生望着自己仰慕的前辈说：“我就想从庄教授这里学习怎样做研究，怎样做好自己的学问。”

　　天才科学家

　　庄小威的研究，是要探明生物体系中单个分子或单个粒子的运动表现。庄小威创造性地将荧光光谱和显微分析技术应用于单个分子，这种崭新的物理手段，使得实时揭示复杂生物过程中的分子个体及其运动步骤成为可能。

　　这要拜跨学科所赐的灵感。事实上，庄小威完全转入了另一领域的研究。她19岁在中国科大拿到本科学位，然后赴美，在加州大学伯克利分校拿到硕士和博士学位，这些学位都归属物理学。1997年之后，她在斯坦福大学师从诺贝尔物理学奖得主朱棣文进行博士后研究时，才偶然与化学、生物学科的合作伙伴一起开始做一些跟踪分子行为的实验，但几乎有整整一年时间只是在摸索试探，什么结果也没做出来。

　　2001年，庄小威被聘为哈佛大学助理教授。她的物理根底启发她将带荧光的分子标记物附在病毒上，当用激光照射时，标记物发射出特殊的彩色光。用这种方法，借助显微镜，她详实跟踪了单个病毒的行为，也跟踪了诸如蛋白质和核糖核酸(RNA)片断这样的单个分子行为。她拍摄到单个流感病毒的连续影像，这是世界上首次记录到病毒的各阶段过程。

　　50万美元的麦克阿瑟“天才奖”因此向她垂青。她是24个获奖者中最年轻的一位，而且是女性。

　　美国艺术与科学文学院(FAS)的科比先生预见了庄的研究对病毒侵入细胞机制的深入了解和对传染病研究以及药物开发的意义。他说，庄的研究如此引人注目，很高兴麦克阿瑟基金会注意到了“她的天才”。中国科学院院长路甬祥也代表中科院给庄小威发去贺信。

　　2004年，美国著名的《科技评论》杂志从来自美国、加拿大、英国、中国、韩国、新加坡、印度等国600余提名者中，评选出在纳米技术、计算机与通信及生物技术领域从事前沿技术研究的、年龄在35岁以下的100名青年创新者，庄小威名列其中。

原文摘要：

Published online before print August 8, 2008, doi: 10.1073/pnas.0803711105
PNAS August 19, 2008 vol. 105 no. 33 11790-11795
Epsin 1 is a cargo-specific adaptor for the clathrin-mediated endocytosis of the influenza virus
[Abstract]