近日,南京大学戈惠明、谭仁祥和梁勇研究团队首次鉴定出能够催化[6+4]环加成反应的一类酶家族,相关成果“Enzyme-catalysed [6+4] cycloadditions in the biosynthesis of natural products”2019年3月13日在线发表在英国《自然》杂志正刊上。

南京大学助理研究员张博博士以及博士研究生王凯标、王文和汪欣为该论文共同第一作者。戈惠明、谭仁祥、梁勇以及加州大学洛杉矶分校的Kendall N. Houk教授为共同通讯作者。

论文发表于nature

研究团队主要成员

其中,博士研究生王凯标应邀参加上周研工部主办的“朋辈引领·筑梦科研”学术大咖分享会,与学弟学妹分享了他的研究课题与学术经验,现场好评如潮。

王凯标参加研工部主办的“朋辈引领”活动

趁着分享会刚刚结束,我们找到王凯标学长,继续聊了聊他的科研生活。发现他十多年来始终坚持科研学习之路,靠的是非同常人的执着追求、潜心专研和艰苦努力。

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一路摸索 终于找准方向

王凯标是生命科学学院2015级博士研究生,今年是博士的第四年,学术成果斐然:以第一作者及共同第一作者身份发表学术论文7篇,其中以共同第一作者身份发表nature正刊一篇。

能在代表生命科学领域的顶级学术期刊发表一作论文,这样的学术成绩令同学羡慕,但他不敢有丝毫懈怠,接下来计划去北京大学攻读博士后。要想在交叉学科做精做深,需要各领域各学科基础知识的强有力支撑,王凯标认为自己在化学方面仍有些欠缺,需要更有针对性的学习提高,补齐自己的短板,才能更加从容自信开展下一个课题。

他如今研究方向是天然产物的生物合成,但在找准这个方向之前,他一直在探索的路上。

高考填报志愿时,第一志愿是机械自动化,因这个专业过于火爆,他被调剂进入第二志愿,生物科学。专业里有科学两个字,听起来不明觉厉,从小就对科学探索兴趣浓厚的他,开始学习之后意外发现还不错。本科学的范围比较广,觉得养动物细胞挺有意思,毕业设计时,导师做的是动脉粥样硬化的形成机制。

读研究生时要细分专业,读的是微生物,偏向于分子生物学,当时研究的是细菌的抗逆性机制。在东北农业大学的那几年,王凯标潜心学术,丰富了生物学专业知识,并打下扎实的科学研究功底。

考博时再三权衡接下来的研究方向,最终选择了进入南京大学医药生物技术国家重点实验室,主要研究方向为天然产物的生物合成。

在谈到为什么选择这个方向时,王凯标解释到因为它是交叉学科,之前积攒下的生物方面的知识都能用得着,还涉及到一些化学方面知识,比如各种反应,此外还需要波谱解析知识来确定各种化合物等,这些都是自己喜欢的,所以也是自己愿意学习的,综合考虑,这个方向体系比较庞大,学习的东西比较全面,和实际应用可能更近一些,非常适合自己。

他作为共同第一作者最新发表的那篇nature,研究人员巧妙设计实验,通过体内敲除基因、体外酶催化反应、量子化学计算、分子动力学模拟以及蛋白晶体的研究等,表征了首例可催化[6+4]/[4+2]环加成反应的酶。这类酶的发现将进一步拓展人们对周环反应酶的认识,启发科学家们将来利用和改造周环反应酶来实现有价值的分子转化。

在实验室和张博师兄(中)以及王文师弟(左)

至于为什么坚定不移地选择读研、读博并且接下来还继续从事科研工作,王凯标回复兴趣最重要。他自己本科的时候就觉得博士挺酷,高学历的吸引促使他始终抱保有对科学探索的兴致与热情。

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专注热爱 师生攻克难关

光有一时兴趣远不够,因热爱而科研,才能激励自己在科研学术之路走得稳定而持久。如果没有对科研事业的热爱,很难完成繁重枯燥的学业,很难静下心来刻苦钻研,很难十年如一日地走完求学路。

谈到多年科研学术道路上遇到过的困难,王凯标回忆说博士第一年可能是最艰难的时候。

一开始,目标化合物的产量比较低,没有足量的化合物产出,后面的工作无法继续开展。产量低,就想方设法给它优化产量,一遍一遍地反复发酵,优化碳源氮源,更改发酵培养条件等问题,最后成功将产量从不足1mg/L提升到了6mg/L。这段摸索的过程,耗时半年。

产量终于提上来了,需要进行基因敲除,当时敲除了没有中间体产生,于是重新从头再来,反复尝试。

接连受挫使刚入南大的王凯标一度怀疑自己,顶着巨大的压力,他咬牙坚持,一方面阅读文献、请教老师、请教师兄,一方面及时反思自己、做好工作总结,那段时间王凯标焦头烂额。

欣慰的是,在戈惠明导师和师兄的倾力帮助下,问题一步步地到解决,结果也还挺满意。

回想那段煎熬的经历,王凯标庆幸自己在当时想要放弃的时候又坚持了一下下。他说,遇到的困难解决了,才能转化为你实实在在收获的经验,以后遇到困难才能知道如何解决困难。

挫败是科研的常态,生物、化学这些基础科学内容繁多复杂,探索的路上你也不知道自己是否会成功,既需要修炼平和的心态,也需要坚定信念,一遍遍给自己加油打气。

而优秀的导师引导和良好的团队氛围也是促使王凯标获得硕果的重要因素,王凯标坦言自己对科研的热爱直接受到导师戈惠明教授的影响。

和导师戈惠明教授

他的导师自我要求严格,一周七天几乎全身心投入到科研工作中,辛勤研究,日夜求索,丝毫不耽搁每一天的课题进度,平时的指导学生中严格把握住大方向。

在导师的积极影响下,他的课题组同学们也很拼命,虽然九点半下班,但大家都愿意在实验室多待一会儿,多计算出一个数据、多交流一下实验进度,团队成员各有所长,在提升自我中互相请教、共同成长。

他们每周都会有文献汇报,每两周进行工作总结,讨论遇到的问题。王凯标回忆说,有一次困扰他们的难题是体外酶反应实验,因为中间体不稳定无法分离得到,后来大家的一次文献汇报给了老师灵感,然后他们共同设计了一条两步串联酶反应,成功地在体外证明了StmD的催化反应。

去年2018年大年三十,他们的第一篇文章要投稿,整个小团队奋力合作,放弃春节家人团聚,在震耳欲聋的鞭炮声中昼夜赶工,终于在正月初三将稿子投出去,最终成果如愿发在Organic Letter。

那时家人非常不理解,为什么大过年的还在拼命?而王凯标笃信,做科研,是一件幸福的事情。

而今年2019年过年的时候,他们之前投稿的nature返回了第二次的修改意见,团队又一次齐心协力、争分夺秒,春节期间把修改稿返回去了,3月终于见刊。这篇论文由戈惠明、谭仁祥和梁勇研究团队合作完成,王凯标特别感谢化学化工学院的梁勇教授和汪鑫博士的辛苦付出。

“志之所趋,无远弗届,穷山距海,不能限也。”漫漫科研路,他们师生团队对于研究过程中遇到的挫折和难题,始终满怀希望,以吃苦耐劳和执着奋斗的精神坚守科研一线。

3

劳逸结合 珍惜南大生活

师门每年都会组织春游,今年的活动在上周末如期举行。他们去的是南山竹海,位于苏浙皖三省交界处的生态旅游区,群山环抱,万亩竹海,空气清新。

其实那天还有一个小插曲,前一天晚上约好的车突然出了问题,老师为了不让大家失望,自己千方百计各种联系,终于换成了两辆小巴,春游得以如期进行。在南山竹海,他们自发组织了丰富多样的团建活动,气氛热烈的拔河比赛让大家笑逐颜开,王凯标连声称赞这是自己博士以来最开心的一次春游。

除了春游,他们也会有一些其他集体活动。

实验室规定上班时间是早上八点半到晚上九点半,一周六天,每周六下午5点可以下班了,他们便会相约打羽毛球。常年蜗居四组团的生活实在有些无聊,周日大家也时常一起聚个餐或者去外面溜达溜达。他特别喜欢五食堂的面和六食堂的炒菜。

王凯标也是一个会担心自己迟到的人,很长一段时间楼下的hellobike 比较少,他每天最担心的就是下楼时找不到自行车,走着去实验室可能就来不及了。所以每天等电梯时先要去窗户边往下看一看,找着熟悉的蓝色,心里就放松了。最近hellobike校园单车多了起来,他很开心早晨可以多赖床五分钟。

王凯标平时非常愿意和师弟师妹们交流,教他们一些实验技能基本的原理,并热情分享自己的学术经验,以一己之力帮助更多人。

2018年4月,生科院主办的第五期“生命科学月半弯”——学生科研墙报交流会邀请到王凯标,他和学弟学妹们对一类新型的环加成酶结构进行了深入的分析,还获得现场投票一等奖。

上周五,王凯标刚刚参加完研工部主办的“朋辈引领·筑梦科研”学术大咖分享会,与学弟学妹专题分享了他自己的研究课题与学术经验,还与其他几位学术大咖圆桌讨论,共同为现场同学答疑解惑。

王凯标参加研工部主办的“朋辈引领”活动

王凯标一直说,能做好一个属于自己的课题,是一件幸福的事情。

回顾博士四年的南大生活,他最大的收获就是,在导师、师兄们的帮助与自己的不懈努力下,认识到了一个更强大更坚定的自己。科研不易,已经克服的挫折和已经解决的困难都内化在实验成功之后的喜悦中,这份幸福感与获得感也将激励他在接下来的学术生涯中继续嚼得菜根,做得大事。

今年2月以来,南京大学研究团队接连在《自然》发表多篇重要成果,基础科学研究方面进步明显,我们近期还会推出其他优秀科研人物访谈,敬请期待。

南大青年

采访 | 南培强 张泽文 姜小琪

文 | 姜小琪

图 | 王凯标提供 南大研会

美编 | 黄毓淼

责编 | 徐嘉琪

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