去年年末，中国科学院生物物理研究所研究员胡俊杰团队把一篇论文投稿到《天然 通信》杂志。没想到，杂志编纂被 难 住了。

我很难为这篇论文找到适合的审稿人。 编纂坦言， 由于这项研究太跨学科，太交织了。 幸运的是，只管末了只找到2位审稿人，但他们都给出了正面的评价，文章患上以顺遂揭晓。

这篇论文试图回覆的问题是：细胞中的内质网是怎么造成管状的？于摸索这个难题的历程中，研究职员堪称用上了十八般技艺：化学交联、生物成像、AI布局猜测、3D打印 相干专业常识触及生物化学、细胞生物学、布局生物学、人工智能等多个学科。这让编纂很难找到于上述范畴都有深切相识的学者。

写如许一篇论文，可不是为了炫技。早于2008年，照旧玻士后的胡俊杰就于《科学》上揭晓论文，指出内质网管状布局的造成，仅需要一类特定的膜卵白。但因为这类卵白自身的非凡性子，不论是他，照旧许多更知名的偕行学者，都迟迟没法乐成剖析其布局。

这代表了一类难以剖析布局的卵白。 胡俊杰说， 于近来这篇论文中，咱们应用多种要领的组合，出格是立异性地接纳了最近几年来爆火的AI布局猜测以及3D打印技能，巧妙地解决了这个问题。 可见这十八般技艺，还真的一个都不克不及少。

胡俊杰以及《天然 通信》论文的作者合影（左一为向云，右一为吕蕊）受访者供图（下同）

以后，他们又接纳相似的计谋，剖析了另外一种于片状内质网形态维持中有着主要作用的卵白，相干论文揭晓于《细胞科学杂志》上。

《细胞科学杂志》论文的第一作者徐璐

探究 50纳米 的奥秘

于闻名科幻小说《星河系漫游指南》里，有一个很是经典的梗： 宇宙的最终谜底是 42 。

而于像宇宙同样繁杂的微不雅细胞世界里，也有这么一个神秘的数字：50纳米。

内质网 这类细胞器，信赖各人都不生疏。 胡俊杰对于《中国科学报》说， 但很少有人留意到，每一个细胞只要一张内质网，所有的内质网布局，无论看起来是粗面片状的，照旧光面管状的，全都是 连通 的，事实上就是一张网 就像长命面同样，看起来满满的一碗面，实在只要一根。

高档植物细胞中片状内质网的厚度是50纳米，管状内质网的直径也是50纳米。有趣的是，决议前者厚度以及后者直径的别离是差别卵白，但它们于 50纳米 这个数字上告竣了某种默契，这也让细胞中的管状内质网以及片状内质网可以或许顺畅地毗连于一路。而于酵母菌如许的单细胞真核生物中，这个 默契 的数字则是30纳米。

胡俊杰近期持续揭晓的这两篇论文，探究的恰是决议片状内质网厚度以及管状内质网直径的两种卵白的布局。他拔取的重要成管卵白名叫 Yop1p，而片状部门的支撑卵白则是桥连卵白Climp63。

黄色卵白为成管卵白，右边蓝色卵白为桥连卵白

成管卵白Yop1p是胡俊杰的 老熟人 了。他于玻士后时期的课题就是管状内质网的成形机制。2008年他揭晓的《科学》论文指出，包孕Yop1p于内的一个卵白家族，是内质网可以或许造成管状布局的充实须要前提，纯化的Yop1p于体外重组后就能造成管状膜布局。从那时起，他就但愿能剖析这种卵白的布局，看看内质网的形态毕竟是如何被塑造的。

但他没想到，实现胡想要于15年以后。

将各类进步前辈 兵器 融汇领悟

Yop1p卵白的布局之以是难以剖析，有如许几个缘故原由。

传统的卵白质布局剖析要领重要包孕两年夜类：冷冻电子显微镜以及X射线晶体学。Yop1p因为份子量过小，不合用����APP在冷冻电子显微镜。而它从膜上被纯化出来后，又总被裹于一层去垢剂中，也难以造成晶体。

更要命的是，Yop1p卵白的份子间有一些弱彼此作使劲，会让它们随机地造成数目不等的寡聚体。这些是非纷歧的 饕餮蛇 进一步增长了还原单个卵白布局的难度。

路都堵逝世了，怎么走？

最近几年来布局生物学范畴闯出的一匹 黑马 AI布局猜测技能帮上了年夜忙。他们先经由过程人工智能的深度进修，模仿出了Yop1p卵白单体的大抵布局，发明这个卵白份子内的跨膜区等元件都彼此锁定于一个较为不变的位置，换句话说，每个Yop1p份子都是一个外形安定的积木。

然后他们应用化学交联的伎俩，把卵白之间有弱彼此作用的位置逐一寻觅出来，如许就得到了拼装Yop1p多聚体的 图纸 。

接下来，他们用3D打印技能把这个卵白打印出来，有趣的工作发生了：两个卵白模子根据以前鉴定的联合位点互相对于准， 咔哒 一下，就能严丝合缝地对于于一路。

就像拼乐高块同样。 胡俊杰笑道。

?

像拼乐高同样拼卵白

当把4个卵白用这类要领拼接于一路时，就会看到一个有着特定弧度的布局，胡俊杰喜欢把它叫做 脚手架 。可以想象，多个如许的 脚手架 去塑造内质网的膜布局，就会让膜天然地弯曲起来，造成管状。更使人欣喜的是Yop1p四聚体的弧度正好吻合酵母内质网管所需的30纳米膜曲度。

颠末如许一连串的组合拳，胡俊杰团队终究乐成揭秘了Yop1p卵白聚合的模式和曲膜的焦点机制。

以后，他们又应用近似的计谋猜测了桥连卵白Climp63的布局。他们发明单个Climp63卵白的长度于不到30纳米，两个Climp63卵白造成的 尾尾相对于 的二聚体，长度刚好就是50纳米！

时隔15年，终究得到了原先没法剖析的卵白布局。这个历程既患上益在技能的前进，也表现了矫捷应用各类要领， 打好组合拳 的研究思绪。

审稿人也暗示，论文的最年夜亮点之一，就是 作者使用了巧妙的计谋 。

最近几年来传播着一种说法：跟着AI猜测卵白质布局的威力愈来愈强，布局生物学家们有可能 掉业 。

而胡俊杰的这些事情则证实，AI对于科学家来讲，并不是竞争敌手，而是 最好助手 。

跨界交织更能 玩转 科学

只管这两篇论文都得到了传统要领险些没法剖析的卵白质布局，但胡俊杰其实不以为这些事情是纯真的布局生物学研究。 咱们研究的重心照旧于内质网的形态以及功效上。 他说。

例如，Yop1p于哺乳植物中的同源卵白REEP1，与一种人类遗传性疾病 痉挛性截瘫紧密亲密相干。他们的事情也由此展现了管状内质网与这些疾病的内涵接洽。

作为一个生命科学范畴的学者，胡俊杰的专业配景相称富厚。他本科于复旦年夜学进修生物化学专业。卒业后赴美国留学，于纽约年夜学医学院进修研究胰岛素旌旗灯号转导的布局根蒂根基。2005年，他得到药理学系玻士学位，以后于哈佛医学院细胞生物学系/霍华德休斯医学研究所从事玻士后事情，研究管状内质网的成形机制。2012年，时年33岁的胡俊杰得到首届霍华德 休斯医学研究所（HHMI）国际青年科学家奖，是其时春秋最小的入选者。同期入选的中国粹者另有颜宁、邵峰、张宏、朱冰等。

生物化学、细胞生物学、药理学、布局生物学、生物物理学 这些差别范畴的专业积淀成为了胡俊杰科研生活生计的名贵财富。再厥后，AI猜测、3D打印 他踊跃地接触各类新兴技能，并把它们应用于本身的科学摸索中。

我也经常鼓动勉励我的学生们，各类技能以及要领都去进修以及测验考试，许多传统思绪下险些没法解决的科学难题，破局的要害点就于这里。 胡俊杰说。

论文链接：

https://doi.org/10.1242/jcs.260976

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38294-y

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