逐梦蛋白质智造,勇攀科技制高点——在AI时代书写科学家精神的青春答卷
在国家科技创新的大潮中,基础研究始终是支撑国家科技自立自强的根基。在这个时代,生命科学正迎来前所未有的发展机遇。而蛋白质分子,作为生命活动的基本单元,其动态结构与功能的关系正在成为生命科学领域抢占科技制高点的关键突破口。作为中国科学院上海高等研究院(以下简称“上海高研院”)的一名青年科研工作者,我有幸见证并参与了这一波澜壮阔的科研实践,深刻体会到人工智能时代科学家精神的时代内涵与青春担当。
一、动态结构研究:解码生命运行的关键密码
蛋白质是生命活动的主要执行者,其功能的实现与蛋白质分子的持续运动及构象转变息息相关。传统的结构生物学研究虽然取得了丰硕成果,但就像通过一张静态照片来欣赏舞蹈的优美,难以全面揭示生命的奥秘。
在上海高研院、国家蛋白质科学研究(上海)设施(以下简称“蛋白质设施”),这里的研究人员通过发展液体核磁共振(NMR)、冷冻电子断层扫描(cryo-ET)、结构质谱(MS)以及同步辐射溶液小角X射线散射(SAXS)等分子动态结构解析技术,构建了高通量、高时空分辨率的整合结构生物学平台,具备了可以捕捉蛋白质分子"舞蹈"过程的技术能力。该平台的建成,不仅填补了国内在该领域的空白,更为新药研发和疾病作用机制研究提供了科学研究国之利器。
记得在新冠病毒肆虐期间,科研团队与蛋白质设施技术团队通力协作、与时间赛跑,成功解析了新冠病毒刺突蛋白与其受体ACE2结合的动态构象变化过程。这一发现不仅揭示了病毒侵染细胞的分子机制,更为疫苗设计提供了关键依据。那一刻,我深刻体会到,动态结构研究不仅是科学前沿的探索,更是服务国家战略需求的使命担当。
二、数据库建设:打造AI时代中国蛋白质研究的"数字基石”
随着人工智能技术的迅猛发展,高质量的蛋白质结构数据已成为战略资源。 自AlphaFold模型发布以来,基于AI的蛋白质预测结构开始大量涌现,结构数据从“瓶颈”变成了“爆炸”,这个时代独有的科学问题也日益凸显——海量蛋白质预测结构如何管理?如何赋予其真实的生物学意义?预测结构如何与实验结构协同验证?这些问题决定着AI结构是否能真正转化为科技生产力。正是在这样的时代背景下,中国蛋白质结构数据库(PDB China)在蛋白质设施的落地,成为我国推进生物大分子结构信息自主可控的技术里程碑。它不仅是蛋白质设施的重要组成,更是我国面向国际科技前沿主动发声、构建话语权的核心抓手。
在蛋白质设施有这样一只团队,他们坚持"质量为先"的原则,建立了严格的生物大分子结构数据审校标准。同时,针对AI训练的特殊需求,他们创新性地开发了数据标注系统,使数据库的利用率显著提升。目前,PDB China已收录23万余个生物大分子结构数据,其中约2.3万余个蛋白质结构来自于中国学者的贡献,并包括多个具有重大科学价值的原创成果。在AI时代,PDB China在标准制定、数据整合、开放共享方面的重要意义已日益凸显。未来,它将不仅承载我国科研数据的积累,也将作为AI+蛋白质模型训练和蛋白质分子动态结构精准预测的“数据基座”,在新药设计、合成生物学、精准医疗等领域持续发挥重要支撑作用。
三、精神传承:以榜样之光照亮科研之路
在高研院这片创新热土上,无数科研工作者的坚守与执着滋养着这方土地。蛋白质设施、上海科技大学免疫化学研究所王权研究员,与蛋白质设施的设计者及建设者、中国科学院院士饶子和教授合作,在乙型肝炎病毒(HBV)研究领域深耕二十余年,为突破关键技术瓶颈而反复实验数百次,最终解析了乙肝病毒表面抗原(HbsAg)复杂多样的形态。这项突破不仅解决了结构生物学和病毒学领域的长期谜题,还以为乙肝防治的多学科联合攻关解锁了一条全新路径,有望推动乙肝治疗进入新阶段。饶院士和王老师用实际行动诠释了什么是“淡泊名利、潜心研究”,也让我明白,科学家的成功从不是灵光一现,而是耐得住寂寞、经得起失败的长跑者。而今,蛋白质设施新一代青年科研工作者,站在曾经仰望的“科技高峰脚下”,必须要接过这面精神火炬,以更大的热情、更深的责任感投身到科研报国的实践中去。
四、使命担当:让青春绽放在祖国需要的地方
回望多年的科研之路,我越发坚定地相信——青年科研人员,不能只是时代的观察者,更应是科技攻坚的实干者、先行者。面对复杂多变的国际科技环境,我们必须主动向“无人区”迈进,敢于挑战“从0到1”的原始创新;面对技术封锁与数据安全压力,我们必须守住自主可控的科研阵地,让关键结构数据掌握在自己手中;而面对日益丰富的交叉融合场景,我们更要学会打破学科壁垒,形成多元、开放的科研视野。
“科学无国界,科学家有祖国。”这是老一辈科学家的铮铮誓言,也是我们青年人铭刻在心的座右铭。
五、展望未来:奔赴科学新高峰,书写青春荣光
蛋白质结构的研究,不仅只是对一个分子的结构解析,更是打开生命奥秘、驱动科技创新的关键钥匙。在抢占科技制高点的全新征程中,我们青年一代自当以科学家精神为指引,在科研一线深耕细作,在数据平台中夯基筑台,在国际协作中勇挑大梁。
未来已来,唯有奋斗。我愿与千千万万青年科研工作者一道,把青春写在高水平科技自立自强的征途上,把理想融入中华民族伟大复兴的时代洪流中,共同逐梦蛋白质智造时代,勇攀AI时代科技制高点!
(蛋白质中心李娜供稿)
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