10月24日晚,深圳湾实验室系统与物理生物学研究所副所长周耀旗教授,与南方科技大学医学院副院长饶海教授做客岳麓讲坛,分别以“蛋白质结构预测的过去,现在和未来——兼谈2024年诺贝尔化学奖”与“从诺贝尔得主看如何成为一个科学家——兼谈2024年诺贝尔生理学或医学奖”为主题,在湖南大学综合楼108报告厅作报告,讲座由物理与微电子科学学院刘全慧教授主持。
一、周耀旗:蛋白质结构预测的过去,现在和未来
周耀旗教授首先讨论了蛋白质是什么,并且以不同的动画演示了不同的蛋白质如何在人体内行使其功能。周耀旗教授指出,每个蛋白质用不同的结构做不一样的事情,所以认识知晓不同的蛋白质结构十分重要。
但实际上测定蛋白质结构是非常困难的事——周耀旗教授提到,头发的宽度是0.1毫米左右,可以放1千到10万个蛋白,如果需要看到每个原子,则需要放大100万倍左右。1962年获得诺贝尔奖的Max Ferdinand Perutz 和John Cowdery Kendrew,用了65年,花费100亿元测定了20万个结构,也就是只解决了千分之一的蛋白质结构。
周耀旗教授指出,1994年到2016年,蛋白质结构从头预测技术进展很少。2020年横空出世的人工智能方法AlphaFold 2能够使我们多快好省地得到蛋白质结构。周耀旗教授进一步介绍了蛋白质结构预测的发展简史,从1969年开始,蛋白质结构预测的方法从基于模版,发展到基于能量,再到基于物理,而后基于预测二面角与距离。近年来发展的连续角度预测和连续距离预测的方法,使端到端预测成为可能。他总结强调,只有方法的改变才能够实现突破。
之于AlphaFold 2,周耀旗教授谈到了其成功的原因以及其局限性,并进一步介绍今年出现的AlphaFold 3,其训练的数据库较之AlphaFold 2多了两年半的数据,由原来以氨基酸为主体变为了以原子为主体,但其高分子修饰的精确度还有待改进,研究蛋白质的复合结构还任重而道远。
最后周耀旗教授提到了Sibs-Seq——通过高通量测序来测定蛋白质结构,讨论了其初步的结论与优势,并且对人工同源序列对蛋白质结构预测的未来展开了积极的展望。
二、饶海:从诺贝尔得主看如何成为一个科学家
讲座开始,饶海教授介绍了2024年两位诺贝尔奖生理学或医学奖的得主——Victor Ambros与Gary Ruvkun,并且谈到二位对于线虫发育的研究以及其学习和从事科研的历程。通过一段AI模拟出线虫运动的动画,饶海教授指出了科研进步对于生物筛选与预测的益处。
饶海教授进一步与同学们谈论“什么是科学家”的问题,成为科学家能不能、难不难、秘诀是什么?
首先对于现今许多学生所关注的专业选择与就业问题。饶海教授引用居里夫人与毕加索先生的名言讲述生活的真谛,告诫同学们在做选择之前先做好足够的了解,想好自己要做什么,再去谨慎地进行选择。饶海教授谈到,如何做好一个科学家也是如此——找到自己的兴趣所在,并且多学习多体验,然后逐步将兴趣转变为热爱。
而后饶海教授通过数位科学家的故事,讲述了科研的难易所在——其实成为一个好的科学家没有秘诀,第一是要博览群书、进行批判性阅读;第二要不断进行思考,多去寻找“为什么”、“怎么做”等问题;第三是持之以恒的努力与坚持;最后是保持对自己的信心与批判力。
对于从事科研工作,饶海教授也提醒到,做科研一定要有高标准加高质量,需要认真对待自己的工作,记录所有相关内容,对自己的工作持批判态度并且公平对待其他科学家和合作者。在遵守规则的前提下,扎实、有创意性地、细心地对待自己的科研工作。饶海教授强调,一定要拥有很好的科学信念,扎扎实实做科研,科学并不是一件很难的事。
互动环节,周耀旗教授与饶海教授就相关问题与在场师生展开亲切交流,勉励同学们不断保持对科学的热爱与好奇心。
本次讲座是湖南大学岳麓讲坛第990期,由教务处主办,全校300余名师生到场参加。
讲座现场