清晨六点刚过,徐汇滨江的晨雾还没散尽,一个身影已经沿着江边跑了起来。五公里,隔天一次,是他习以为常的节奏。跑完之后冲个澡,然后走进枫林路300号的那栋楼——中国科学院分子植物科学卓越创新中心。
他叫张余,44岁,研究员。今天(7月2日),在上海市科技奖励大会上,他站上领奖台,接过“青年科技杰出贡献奖”的证书。
在很多人看来,这个奖来得顺理成章。过去几年,张余团队在基因转录这一基础研究领域接连抛出重磅成果——仅2024年一年,便在《细胞》《自然》《科学》三大顶刊发表5篇论文。其中最引人注目的,是登上了《细胞》封面的叶绿体基因转录机器结构解析——补上了三域生物RNA聚合酶的“最后一块拼图”。
中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余研究员
这里能做自己想做的方向
基因转录,是遗传中心法则“解码的第一步”。打个通俗的比方:DNA是细胞里的硬盘,存储着全部遗传信息;RNA聚合酶就是那个“读取器”,把硬盘里的指令转录成RNA,再由核糖体翻译成蛋白质去干活。
这个领域有多重要?历史上曾三次得到诺贝尔奖的青睐。“前面几十年,投身这一领域的科学家很多,容易做的都出成果了;那些不容易做的,愿意做下去的人就很少了。”张余坦言。
但在他看来,“热”和“重要性”是不能相提并论的。在更多人追逐生命科学“风口”的时候,张余选择了“啃硬骨头”——植物细胞里那些特殊的RNA聚合酶,丰度极低、纯化极难,几十年没人能看清它们的真面目。
这个选择,和他对自己兴趣的认知有关。张余2004年从复旦大学生命科学学院毕业,之后在中国科学院上海药物研究所读博,又到美国罗格斯大学做博士后。从药物研发转向基础研究,他慢慢确认了一件事:“我发现自己更喜欢从事基础研究。理解生命现象的分子机制带来的满足感最大。”
2015年,他回国了。选择上海,选择分子植物科学卓越创新中心。原因很朴素:这里有他需要的平台和合作者;更重要的是,这里允许年轻人“做自己想做的方向”。
成果屡登CNS,“关键词”不同
2021年,张余研究组在《科学》(Science)上发表论文,首次揭示了高等植物第四种RNA聚合酶Pol Ⅳ的奥秘。你能想象吗,这一被同行称作“教科书级”的重大发现,源头是一次咖啡闲聊。
那段时间,张余被Pol Ⅳ的蛋白纯化卡住了。这种酶在植物细胞里丰度极低,几万种蛋白质里要找那么一点点,好比大海捞针。他试了各种方法,都不成功。
有一天在所里喝咖啡,他跟同事王佳伟研究员闲聊。王佳伟说,他的实验室有一套植物悬浮细胞的技术,在动物细胞里很常规,但在植物里很少人用。“挺简单的一个思路。”张余说。但就是这个“简单”的跨界灵感,打开了僵局。张余请一位学生到王佳伟实验室学了半年技术,最终成功纯化出了Pol Ⅳ蛋白。

如果说Pol Ⅳ突破的关键词是“协作”,那叶绿体RNA聚合酶(PEP)的解析,就是一场漫长的“死磕”——
叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,大约15亿年前由蓝细菌内共生演化而来。PEP是个超级复合物,是目前已知最复杂的基因转录机器。从2016年瞄准这个课题,到2024年成果登上《细胞》(Cell)封面,团队“长跑”了8年。
难在哪?第一,PEP只存在于叶绿体中,丰度极低;第二,它由细菌起源的核心模块和十几个真核起源的调控模块拼装而成,结构极其复杂。张余团队与合作者想了个办法:利用叶绿体转化技术,在烟草叶绿体的基因转录机器上引入一个“捕获标签”,把PEP从万千蛋白质中“钓”出来。
2024年3月1日,成果以封面文章形式发表在《细胞》上。国际同行评论:这项研究补上了三域生物(真细菌域、古细菌域和真核生物域)RNA聚合酶“最后一块拼图”。
要去做“难而正确的事”
张余说,自己是有些“焦虑”的。一方面要在已经开拓的基础领域里继续保持领先;另一方面,要把基础研究的成果向应用推进——通过理性设计改造蛋白质,为作物产量提升提供新思路。
去年,张余入选“尚思探索学者”。这个项目支持科学家做“创新的、前沿的、有独特性的”研究。张余的探索方向是:解析和重塑叶绿体基因转录调控网络。
这同样是张余焦虑的来源,“难度很大,往前走很难,这几年能不能有东西出来,心里在不停地打鼓。”
但他不会退缩。
从张余办公室望出去,枫林路的梧桐正绿得浓郁。今天,上海市科技奖励大会的聚光灯打在了他身上。但对他而言,真正的舞台从来不在那里——在那个微观世界里,RNA聚合酶正在一条一条地读取生命的密码。
而张余要做的,就是继续“读下去”,哪怕,它很难。
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