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什么样的研究生是真正好的研究生

什么样的研究生是真正好的研究生

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  1961年8月,纽约大学研究生Peter Lengyel给自己导师写信,交流自从导师到欧洲旅行后自己的科研想法和实验进展。
  他的导师是西班牙旅美生物化学家Severo Ochoa,1959年因为诺奖委员会误判而获奖(误认为Ochoa发现了RNA代谢重要的酶,与发现了DNA多聚酶的Arthur Kornberg共享1959年生理奖)。
  Lengyel是匈牙利人,在布达佩斯念研究生期间参加反对苏联占领的运动,失败后于1957年初逃亡美国。他对Ochoa的研究很感兴趣,第二天就找Ochoa,被接受为研究生。
  他做过几个Ochoa建议的课题。然后在Ochoa去欧洲期间,开始了新课题。如他信所描绘:我在您开始旅行的第一天,在冷泉港实验室听了信使RNA的学术报告,我想到,可能可以使用同源多聚核苷酸作为信使,指导合成同源多肽(例如多聚C胞嘧啶指导多聚亮氨酸)。
  然后,他叙述了做了什么实验,有什么结果,听说什么消息,还有什么想法。
  这是20世纪最激动人心的生物学研究之一:他们与另外一个实验室竞争,解开了遗传密码,核酸链的核苷酸序列,确定蛋白质的什么氨基酸序列。
  这样的研究生,前面跟导师,后面自己独立思考,推动实验室,推动世界。
  Lengyel建议的方法可以用到导师以前发现的酶,虽然不是必需的,但是很有帮助的酶。有点废物利用,帮老师挽回了上次的错奖的尴尬。
  推荐生物学研究生、本科生读这封有趣的信。


2020年

以下节选自饶毅《生物学概念与途径》第四章

匈牙利布达佩斯的学生Peter Lengyel1929-2020)在1955年读了PNP的文章,1957年逃出苏联占领下的布达佩斯到达纽约的第二天找Ochoa申请加入其实验室,被接受成为研究生(Lengyel2012)。196166日,Ochoa去欧洲旅行的当天,Lengyel和纽约大学的同事到纽约长岛的冷泉港实验室听学术会议,从Brenner的演讲得知mRNA可以作为蛋白质合成的模板(Brenner1961),而他想想自己所在的实验室发现的PNP是唯一可以合成RNA的酶(至少在实验室可以),那么就可以用PNP合成RNA作为模板来指导蛋白质合成,先可以合成poly Apoly Cpoly Gpoly U。有位同事指出:如果蛋白质合成的过程中,第一个密码子不是同一个核苷酸的重复,可能就什么也不能合成。这一问题有先见之明,确实有不同于后面密码子的特定的起始密码子(AUG)。但是体外蛋白质合成体系的条件有点松,允许非起始密码子直接得以指导蛋白质合成。6月底,Lengyel与纽约大学当时的副教授Joseph Speyer 1926-1998)商定,用Speyer建立的无细胞蛋白质合成体系,Lengyel合成Poly APoly UOchoa教授不在的情况下请同系的教授申请放射性同位素标记的氨基酸。Speyer去冷泉港上暑期课,他们计划等上完课再做实验。731日傍晚,有人电话Lengyel告诉他NIH的人解决了遗传密码,Poly U编码多聚苯丙氨酸。Lengyel觉得特别沮丧。他们后来想起,用单核苷酸的多聚物只能解决四个氨基酸的密码,而他们可以合成含多种核苷酸的核酸,这样有可能解决20种氨基酸的密码。81415日,他们先做了Poly U的实验,证明它确实编码苯丙氨酸,等于重复了NirenbergMatthaei的尚未发表的经典实验。17日再次重复这一实验。18日,他们碰到参加莫斯科的国际第五届生化大会回纽约大学的一位教授,后者明确告诉Lengyel在会上Nirenberg宣布了这一结果。19日,Lengyel致信在欧洲旅行的Ochoa,告知66日以来的过程。20Lengyel与妻子开始旅行12天,五十年后,他觉得自己应该取消这次旅行。Lengyel回纽约后,与OchoaPpeyer讨论了课题,Ochoa热情支持。因为NirenbergMatthaei已经做了单核苷酸多聚体的实验,他们觉得自己的新意在多种核苷酸的多聚体。10月中旬,Lengyel见通告版上Nirenberg要在MIT讲学术报告,他就赶去波士顿听,而且在Nirenberg讲完后的提问阶段,上去宣布自己和Ochoa实验室同事也在研究遗传密码,而且用了含多种核苷酸的模板。这次轮到Nirenberg焦虑,赶紧回华盛顿自己的实验室抓紧研究,也需要加上含不同核苷酸的模板,一边赶紧去图书馆找文献、一边碰到了可以合作的对象,解决合成含多个核苷酸聚合物的问题。两个实验室破解遗传密码在争先恐后的竞争中推进(Nirenberg2004Lengyel2012)。

Lengyel等发现,除了Poly U之外,Poly UCPoly UA也能刺激多聚苯丙氨酸合成,而Poly UC可以刺激丝氨酸和亮氨酸参与合成蛋白质(Lengyel, Speyer and Ochoa1961)。Lengyel提出,如果合成Poly UC的时候,加入U和加入C的比例直接映射在三联密码中,那么当U:C5:1的时候,UUUUCC/UCC/CUC)的比例就应该是25:1,而实验结果为苯丙氨酸:丝氨酸为4.4:1,这样也能预计丝氨酸的密码是其中之一。由U:A5:1比例合成的Poly UA,指导产生的蛋白质中苯丙氨酸对络氨酸为4.0,说明UUAUAUAUU为酪氨酸的密码之一Lengyel, Speyer and Ochoa1961)。这一方法可以延伸用,而且可以是三种核苷酸按一定比例合成模板RNALengyel et al., 1962),可以帮助解析多个遗传密码(Speyer et al., 1962Wahba et al., 1962Gardner et al., 1962Wahba et al., 1963)。到1963年,Ochoa实验室可以找到对应与20种氨基酸的遗传密码。Nirenberg实验室也用同一方法分析了一些遗传密码(Martin et al., 1962Matthaei et al., 1962Nirenberg et al., 1963)。

用合成的RNA作为模板指导蛋白质合成,加上比例分析,是很巧妙的方法。


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