正文
马普细胞学研究所坐落在德国西南的一个小镇拉登堡
(Ladenburg)
,离著名的科学圣地海德堡市只有几公里。拉登堡这座中世纪晚期小城其悠久的历史可以追溯到罗马时代,至今还有罗马时代的城垣和遗址,内卡河流过拉登堡边缘,为这里带来生机勃勃的灵气。吹着从河面而来的温润的微风,回望拉登堡,一切都是那么轻松,自然,生活化。我有时和家人一起去周围田园里摘苹果和樱桃,周末还可以买一张周末票,约上三五朋友一起去周边城市旅游。德国良好的人文环境和自然环境,使我慢慢地消除了我对科学探索的寂寞,也培育了我对科学的执着和坚守信念。
回首我在德国度过的美好时光,有两件事情令我印象深刻。一件是德国这个民族特别严谨和认真,我在德国有个邻居,是位70多岁的德国老人,他的工作主要是负责研究所的安全工作,类似国内的保安。他每天仔细检查整个研究所里每栋楼每个房间里的水电和其他安全,一年365天,天天如此,检查得非常认真。在德国,大家非常重视节约能源,所以如果他检查到哪个房间的水电忘了关,那么第二天这个房间的主人就会有“麻烦”。另外,老人的生活特别有规律,在德国的五年里,我发现他的生活就像一架钟表一样,每天的生活安排都精确到分钟了。大多数德国人的生活都这样,做事非常严谨和认真,这也许是为什么德国产品的质量享誉全球的原因吧。第二件事就是博士论文答辩,在德国,博士论文是人生中的一件大事,每个学生都非常重视,导师也非常重视。与美国和中国不同的是,在德国海德堡大学的博士论文答辩,不是公开的,只有4个考官参加,同时也不能用PPT,只能用粉笔在黑板上用20分钟讲述你的论文,然后大约有20分钟回答关于论文的问题,最后就是20分钟问答与论文没有什么直接关系任何考官想问的问题。总之,论文答辩有一定难度,我由于英语口语不太好,论文答辩演练了不下50次,我爱人为了帮助我还扮演考官的角色和我一起反复演练,还要在黑板上模拟,把报告时间严格控制在20分钟,争取没有一句多余的话。经过这样努力的练习和熟悉,最后我的博士论文拿到了最高分
(Magna Cum Laude)
。
现在国内的许多同学一谈到延期毕业都很反感和恐惧,其实有时候延期也没有那么可怕,我就是个好例子。在德国,博士学习一般需要3-4年,我在博士第三年的时候课题已经取得很好的进展,而且已经有两篇文章接收了,应该可以申请毕业了。但是Traub教授2003年要退休,我是他最后一个博士研究生,用中国话说是“关门弟子”,因此当Traub教授与我谈延期毕业的时候,我没有任何意见,也没有提任何要求。在第四年的时候,Traub教授还主动把我的奖学金提高到博士后大概的水平,这样也很大地改善了我们家里的经济状况,在我的内心为了表达对Traub教授的一份感激也一直在研究所里工作到Traub教授退休前一个月才依依不舍离开德国去美国。我非常感激Traub教授对我初期英语口语的宽容和敬佩教授对自己科学信念一生执着的追求。
经过在德国近五年的学习,我在生物化学和生物物理学方面得到很好的系统化的训练。同时,在这几年中,我发现自己对染色质结构与基因转录调控更加感兴趣了,于是我决定联系到美国进行博士后训练。在毕业前一年,我联系了几个自己比较感兴趣的实验室,其中霍华德·休斯医学研究所的Danny Reinberg在我发出申请半个小时后就给我回信,告诉我他计划在当年8月份底要来海德堡EMBL开会,可以在那儿和我见面聊一聊,实际是面试。2002年8月份的最后一个周末,我在EMBL见到了Danny,我们在那儿聊了大约半个小时,很快我们找到了有很多共同的对科学的兴趣爱好,最后Danny当场给我Offer。但是,Danny也告诉我,他会给我三个月的时间,如果这三个月里我不能令他满意,会让我离开他的实验室。现在回过头来想,当时接受这个Offer还是很有风险的,虽然我早就听说过Danny非常严厉,而且在他的实验室工作非常辛苦,当时我也拿到了其他实验室的Offer,也有朋友劝说我慎重考虑,最后考虑到Danny实验室研究的相关领域,我还是选择了他的实验室。Danny实验室主要是研究真核基因转录的调控机制,他在表观遗传学与真核基因转录调控方面取得了许多重要成就,是世界上基因转录和表观遗传学领域最好的实验室之一,我也很庆幸自己有机会能在这么好的实验室里做博士后研究工作。
Danny实验室很大,有十几个博士后,十来个博士生,加上技术人员等一起共有三十多个成员,大家来自不同的国家,像一个小的联合国,这也是美国多元文化的缩影。很快我发现大家都很努力,实验室里总有忙碌的身影,每天晚上实验室的灯总是亮到很晚,慢慢地也听到了许多关于年轻时Danny怎么努力和严厉的例子,所以来后不久我就深深感觉到在这么一个世界一流水平的大实验室里生存和竞争的压力。我不停地告诫自己:我要努力,我要提高,我要存活下来!在Danny的实验室里选择做什么课题,相对是比较自由的,只要是围绕基因转录调控和表观遗传学的方向,Danny都会同意和支持,尤其我们这些博士后,基本上都是自己确定课题,当然这就需要我们有独立思考,设计试验和完成课题的能力。实验室定期举行Journal Club和Lab Meeting,这是我学习别人怎么做科学和向大家展示自己的试验结果,听取意见的最好机会,每个人都公平、自由表达自己的意见,有时候为了一个科学问题会争得面红耳赤也不作罢,Danny也鼓励大家表达任何自己的想法。
基于我个人的兴趣和研究背景,我选择的研究方向是30nm染色质纤维结构与功能,特别是30nm染色质水平上的基因转录调控机制。首先我们需要建立一套体外染色质组装体系,能够在试管里组装出30nm染色质纤维,然后再用来研究它的结构与功能。当时Danny实验室已经建立了组装11nm染色质的体系,但是还没有成熟的组装体系可以得到均一的30nm染色质纤维,我们需要寻找连接组蛋白H1的分子伴侣,同时还要筛选30nm染色质纤维形成的条件。自2006年夏天,Danny实验室从新泽西搬到了纽约曼哈顿,由于我爱人还在新泽西上学,我们的家搬到了离纽约较近的新泽西的一个小镇
(Harrison)
上,每天我都得坐新泽西到纽约的城铁上班,单程差不多一个半小时,一般都是早上九点出门,晚上半夜到家,周末也不例外。当时还真是比较辛苦,但为了能把课题做好,我总感觉心里憋着一股劲,无怨无悔。这个课题难度很大,也非常富有挑战性,但我对这个课题非常感兴趣,想一步一个脚印,把这个课题坚持了下来。刚开始工作进展非常缓慢,我们花了将近一年的时间才找到连接组蛋白H1的分子伴侣,然后又花了一段时间摸索出30nm染色质形成的条件。前后花了大约两年的时间才成功建立了一套体外组装30nm染色质纤维的体系。建立这套系统才是课题的开始,我们的目标是解决30nm染色质纤维的结构及其在RNA聚合酶II转录调控中的功能。为了研究30nm染色质纤维的转录调控功能,我们需要建立一套体外染色质转录系统,而体外转录体系的建立需要纯化出多达好几十个有功能的与转录相关的蛋白质或蛋白质复合物,所有成分加起来接近有100种蛋白质。我们需要在试管中把这些成分一个一个按一定的顺序和一定的比例加到组装好的染色质模板中,然后检测基因转录的情况。这个实验是我这一辈子中遇到的难度最大的实验,没有之一。刚开始在做这个实验时,经历了我自己都不清楚有多少次的失败,近半年的时间里几乎没有取得任何进展,即使是在裸露的DNA上都没有成功地体外实现转录。那段时间压力非常大,我平时是个滴酒不沾的人,但是那段时间我每天需要喝点酒才能入睡。
2006年我与其他博士后合作的课题进展非常好,经过近一年的努力,我们的成果于2007年在世界知名杂志
Cell
上发表,我们第一次发现了组蛋白甲基化依赖的染色质高级结构变化在基因转录调控中的功能。但是,我心里最惦记的还是在30nm染色质的课题,在2008年初,我们终于找到了课题的突破口,经过无数次摸索和不懈的努力,我们能够成功实现30nm染色质纤维的体外转录。我们经过一系列的体内外实验证明30nm染色质纤维能够被先锋转录因子结合,然后在染色质重塑因子
(SWI/SNF)
和组蛋白乙酰转移酶
(P300)的
作用下,30nm染色质纤维被打开,促进其他转录因子和转录机器招募到启动子
(Promoter)
上,从而激活基因转录,这一成果2010年发表在
Molecular Cell
上。在Danny实验室六年的博士后生涯中,我还参与了其他几个同事的课题研究,在
Cell
和
Molecular Cell
等杂志上发表了另外4篇共同作者的文章。虽然这样的成绩算不上硕果累累,但也是收获颇丰,最关键的是经过这六年的科研训练,我学会了怎样独立的开展科学研究,并且找到了自己的科研兴趣在哪里,从而确定了以后的课题研究方向。