【引进人才】徐玉泉:走出去,是为了回来更强大

 

    党的十八大以来,习近平总书记发表了一系列关于人才工作的讲话,指出“广开进贤之路、广纳天下英才,是保证党和人民事业发展的根本之举。”为了响应党中央关于人才核心价值观的号召,也为了促进生物技术研究所的科研创新和发展,近年来,生物所积极引进了数位极具竞争力的海外人才。徐玉泉博士就是其中之一。

 

他山之石  可以攻玉

     徐玉泉博士1994年毕业于北京农业大学农学系,获学士学位;2001年,获中国农业大学生物学院博士学位。2001年8月-2006年1月,中国农业科学院生物技术研究所工作,期间,于2003年2月-2003年6月至法国国家科学研究中心访问。并于2004年获得法中促进科学技术研究协会(AFCRST)陈氏兄弟生物技术奖。2006年2月-2010年8月,先后在美国亚利桑那大学农学院和美国加州大学圣地亚哥分校药学院从事博士后研究工作,后于2010年至2012年在美国亚利桑那大学西南天然产物中心任研究助理。

    徐玉泉博士主要从事丝状真菌非核糖体多肽和多聚酮类次生代谢产物的生物合成及利用成像质谱研究微生物次生代谢产物等研究,曾先后主持国家自然科学基金和863计划等课题,研究成果分别发表在Nature子刊 Nature Chemical Biology、Cell子刊 Chemistry & Biology、Proceedings of the National Academy of Sciences、Journal of the American Chemical Society和Angewandte Chemie-International Edition等国际知名期刊上。

    徐玉泉博士深知,在经济全球化、科技进步日新月异、国际竞争日趋激烈的新形势下,学习国外先进科学技术和思维方式、取长补短、去芜存菁,才是促进我国科研事业的重要途径。于是,先后在多家国际知名的权威科研机构学习、交流和访问,并积累了丰富的知识和经验后,徐玉泉博士决定回国积极投身于我国的科研事业。2013年9月,作为中国农业科学院“青年英才计划”A类人才候选人,徐玉泉博士回到了中国农业科学院生物技术研究所。 

立足科学  面向应用

    著名教育学家蔡元培先生曾对学术作出如下定义:学与术可分为两个名词,学为学理,术为应用;学必借术以应用,术必以学为基本,两者并进始可。徐玉泉博士长期从事微生物次生代谢产物的研究,立足于解决困扰生物合成的基础科学问题,致力于解决阻碍农业发展的实际问题。

    微生物次生代谢产物在农业中占有重要的地位。一方面,它可以作为农用杀菌剂(如井冈霉素)和农用杀虫剂(如阿维菌素)保护农业生产,具有广泛的应用前景。另一方面,某些次生代谢产物作为毒素(如黄曲霉素)不仅污染谷物,而且也污染下游的农副产品,对人畜的健康造成伤害。研究其生物合成、代谢、结构和活性等对农业生产具有重大意义,是必须重视的农业课题。

    微生物次生代谢产物是生物体适应自然环境所采取的有效手段,具有可变性、多样性、未知性、复杂性等特点,不仅仅在农业生产中具有很重要的应用意义,也是生命科学领域理论研究的热点问题,是探索生命奥秘的重要组成部分。同时,理论研究对合理、科学地指导应用也是不可或缺的。

    徐玉泉博士不仅在研究对象的选择上注重实际应用,在研究目标上还确立了很高的要求,即深入研究其合成机理,探讨其合成的一般规律,为开发新的具有活性的次生代谢产物、生物工程创建高效工程菌株都提供了强有力的理论依据。

    丝状真菌合成的苯二酚内酯类化合物是一类结构与生物活性多样的次生代谢物,由多亚基的聚酮合酶催化合成,具有调节生长、抗旱、抗癌和调节免疫系统等多种生物活性,在医药和农业中有重要意义。徐玉泉博士通过基因文库的构建和基因敲除,确定了Radicicol、Dihydroresorcylide、Curvularin和Lasiodiplodin等四种苯二酚内酯化合物是由一对还原型的聚酮合酶(hrPKS)和非还原型的聚酮合酶(nrPKS)协作合成的,而且通过异源酵母表达也合成了相应的化合物,从而探明了该化合物的生物合成途径。

    无论hrPKS或nrPKS都是由多结构域组成,大大增加了其复杂性、可变性和研究的困难程度。徐玉泉博士使用序列比对、定点突变、异源表达等技术,深入研究并证实了决定合成前体的SAT结构域、决定芳香环环化位置的PT结构域以及释放合成产物的TE结构域的作用机理,弥补了该领域的空白。组合生物合成技术是近年发展起来的一种扩展天然产物结构多样性,形成新的生物合成途径,从而产生非天然化合物的新方法。利用组合生物合成聚酮化合物是当前药物研发的热点,但仍处于研究的起步阶段。利用组合生物合成技术,针对四种天然苯二酚内酯聚酮化合物(monocillin II、resorcylide、lasiodiplodin和curvularin)的模式生物合成途径,通过聚酮合成酶亚基重排和随机组合,在酿酒酵母中异源表达新型聚酮合成酶,实现一系列“非天然的”的聚酮类化合物的一步合成,为新一代药物筛选提供新的候选化合物库,同时为揭示天然聚酮类化合物的程序化合成机制奠定了重要理论基础。以上研究结果以中国农业科学院生物技术研究所为第一单位,徐玉泉博士为第一作者发表在美国科学院报(PNAS)和美国化学会化学生物学(ACS Chemical Biology)期刊上。为此,美国加州大学圣地亚哥分校教授,《Natural Product Reports》编委会主席,美国生药学会主席Bradley Moore博士专门在美国科学院报上撰写了题目为《真菌聚酮工程时代的来临》的评论文章,认为该研究是继细菌聚酮工程之后,通过组合不同真菌的苯二酚内酯代谢途径,生物合成了重要的“非天然”聚酮代谢物,研究结果有助于阐明聚酮生物合成的分子机制,标志着真菌聚酮工程时代的来临。 

开拓创新  弥补空白

    为促进我国经济发展方式优化转变、开辟新的经济增长点,重点突破制约我国经济社会可持续发展的瓶颈问题,就需要加强新兴前沿交叉科技领域的研究,要最大限度调动科技人才创新积极性,要勇于创新,也要敢于迎难而上,解决实际困难。

    次生代谢产物的研究具有很大困难。随着越来越多微生物基因组测序的完成,人们发现基因组中90%的次生代谢产物合成基因功能未知。原因之一在于这些基因的合成产物含量低,不易检测到,或者这些基因不表达。因此需要新的检测技术来尽可能多地发现微生物产生次生代谢物。徐玉泉博士针对微量微生物次生代谢产物的检测困难问题,尝试并完善了微生物成像质谱的技术。该技术可以可视化地观察微生物次生代谢产物在菌落和培养基上的分布。所需样品少,不需要提取分离,也不需要标记。目前该技术是发现重要的微生物代谢产物,并研究微生物之间代谢物介导的相互作用的有力工具。 

积极合作  促进交流

    徐玉泉博士在归国之后,积极促成了生物所与美国亚利桑那大学建立长期的合作伙伴关系,持续致力于双方共同发展、共同进步。在徐玉泉博士的积极促成和所领导的大力支持下,2013年,我所与美国亚利桑那大学正式签署了合作谅解备忘录。双方将在人员交流、国际合作项目申报、科技论文撰写、生物活性物质合成及功能研究等方面进行深入合作,并不断拓展合作范围。

    在此备忘录的框架之下,作为学术交流的一部分,美国亚利桑那大学Molnar教授应邀于2014年6月22日-7月5日对我所进行了为期2周的学术访问。期间,中美双方就杀线虫真菌基因组、微生物小分子生物活性物质的生物合成及开发利用等技术和科学问题进行了深入的探讨与交流,并对今后的科研合作、人员交流、技术共享等进行了详细规划。