细胞生物学家的科研日常

彭瑶

2016年11月8日，我正在实验室中焦急地等待实验结果。之前的多次激光衍射实验都以失败告终，再一次尝试结果如何？这时，电脑屏幕显示了最新传回的数据——这一次终于成功了！

這就是细胞生物学家的科研日常——有失败的沮丧、有等待的忐忑、有坚持的决心，更有新科研成果即将诞生的激动和喜悦。让我们一起来看看细胞生物学家的科研故事吧。

人体细胞的“信号兵”

G蛋白偶联受体是人体细胞表面上的“信号兵”。作为一种重要的蛋白质，它与人们的日常生活息息相关，负责将细胞外部信息传递到细胞内部，广泛参与人体状态调节。

针对这一特性，人类可以开发出靶向（药物分子对细胞的定向作用）于这种蛋白的药物——G蛋白偶联受体就像锁具，靶向于这些蛋白的药物则像钥匙。“钥匙”插入了对应的“锁孔”后，就像触发机关一样，G蛋白偶联受体立马开始工作，将细胞外部的信息传递到细胞内。

G蛋白偶联受体是一个庞大的家族，其中，名为五羟色胺2C的受体蛋白负责调控人体情绪、食欲、睡眠、记忆等多个重要生理状态。它成了我们研究的首要目标。

给蛋白质“拍照片”

想要对五羟色胺2C（以下简称“目标蛋白”）知根知底，就需要给它“拍”一系列三维“照片”，了解它的结构。可这些目标蛋白紧紧依附在细胞膜上，体形也非常微小，想要给它们“拍照”可并不简单。那么，我们是怎么做的呢？

挑选“模特”

首先，我们需要获得大量、有效的目标蛋白。如果取用人体细胞的目标蛋白进行研究，不但不符合伦理，而且数量极其有限。因此，我们需要通过克隆的手段，在离体细胞（体外培养的细胞）上获取有效的目标蛋白。

在这一过程中，我们首先要让目标蛋白对应的基因（以下简称“目标基因”）进入离体细胞，使其能够表达出目标蛋白。但是，离体细胞自身会将目标基因识别为外来基因，并对它的入侵表示“抗议”。因此，我们需要把目标基因“包装”好，“隐藏”在无毒杆状病毒中。病毒就像特洛伊木马一样，携带我们的目标基因进入离体细胞内，逃避细胞对它的检查，离体细胞便能够顺利表达出我们所需要的目标蛋白了。

目标蛋白被表达出来后，你会发现它身上有一面“小旗子”。这是我们提前设置好的标签，用来区别目标蛋白和其他非目标基因表达的蛋白，目标蛋白因而可以被纯化。

找准“拍照姿势”

找到了“模特”后，还要让它们“摆”出最完美的“姿态”——结晶状态。对纯化后的目标蛋白进行结晶处理，可以让它们形成有规律的重复排序。为了让蛋白质结晶，我们会尝试数百种目标蛋白喜欢的溶液环境，让它能够在舒适的“游泳池”里集合、排队，形成有序队列。

“咔嚓”

最后一步，就是“按下快门”得到目标蛋白的“照片”了。获得了目标蛋白的晶体后，我们就可以用强X射线激光对其衍射，从而得到目标蛋白的结构数据。

事实上，每一次克隆、表达、纯化、结晶实验都要持续一两个月，一旦失败就需要从头再来。经过两年半的时间，最终，我们的研究成果刊发在了国际顶尖科研期刊《细胞》上，我们团队也成了国际上第一个解析了五羟色胺2C受体蛋白结构的科研团队。

科学研究的美妙

每一次向他人介绍自己的研究领域时，我总是难掩对细胞生物学的热爱——那些微小细胞中的无数蛋白质分子，操控着如此精密的人体。而这些蛋白质又是如此复杂，要是能解析它们的结构、摸清它们之间如何相互作用，甚至在此基础上开发出新的药物，该是多么有成就感的事啊！向医生了解临床需求和难题、了解药物研发企业的药物设计思路、将科研成果转化成临床药物……这些内容也成了我工作的一部分。

在科研过程中，那些重复、繁琐的实验工作总是难以避免，但我认为，任何伟大的事业都是由小事累积起来的。那些能运用耐心与智慧将这些小事做好的人，终会找到自己事业的方向！

 获取目标蛋白结构的实验过程（绘图/詹鑫婕）

（责任编辑 / 代竹蕊 美术编辑 / 周游）