▲“人工合成核酸”研究团队全体合影。
1968年春天一个代号“824”的项目正式启动成立北京和上海两个研究团队1977年中国科学院成立协作组,协调京沪两地工作由时任中国科学院生物化学研究所(以下简称生化所,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心前身之一)所长王应睐任组长时任生化所核酸研究室主任王德宝担任学术组组长“824”项目的研究内容是人工合成核酸名称来自1964年8月24日那一天毛泽东主席与周培源、于光远两位科学家座谈时提出:“关于生命起源要研究一下。”生命是怎么来的?这是人类自拥有智慧以来就不断探索的终极命题到20世纪人们已经知道生命是由蛋白质、核酸等生物大分子构成的牛胰岛素蛋白质的人工合成为人类自主创造生命迈出了关键的第一步既然迈出了第一步人们自然而然会想下一步要怎么走从合成蛋白质到合成核酸几乎是顺理成章的思路1965年美国生物化学家罗伯特·威廉·霍利解析出酵母丙氨酸转移核糖核酸(tRNAyAla)的一级结构这是第一个被人类揭示的核酸结构后来人们发现所有转移核糖核酸(tRNA)的结构都是相似的像一株美丽的三叶草▲tRNAyAla的三叶草二级结构模型。
tRNA的结构比牛胰岛素复杂得多牛胰岛素的分子量是5700而由76个核苷酸组成的tRNAyAla分子量约26000此外相比性质较为稳定的蛋白质核酸则要“娇嫩”得多环境条件稍有不妥就很容易发生降解要摘得金字塔之巅的那株“三叶草”路漫漫其修远兮!▲王应睐(前排中)、王德宝(前排右)、陈常庆(前排左)讨论人工合成核酸工作。
有趣的是最初加入“824”项目的很多研究人员第一站奔赴的不是实验室而是位于北京的首都啤酒厂他们在这里就地建立了一个原料组因为啤酒厂有大量废酵母恰恰可提取用于人工合成核酸的各种单体核苷酸合成tRNAyAla所需要的另一种重要原料是假尿苷酸虽然假尿苷酸稀有但它的前体物质假尿苷倒并不罕见在人体尿液中大量存在于是便出现了画风清奇的一幕国家重大科研项目的研究人员常常出没各个公共厕所放置一些尿桶过段时间再拎着满满一桶尿如获至宝地回来进行分离实验难怪曾有人这样调侃:人工合成核酸的工作是从做“环卫工人”做起的▲王德宝带领科研人员讨论实验方案。
1977年底天然tRNAyAla的拆合工作终于获得成功1979年“824”协作组成功将3个大片段连接起来完成了3’端半分子的合成又经过两年不懈努力他们终于迎来了最激动人心的时刻1981年12月20日傍晚6点下班时间已过上海市岳阳路上几幢大楼都静悄悄的唯独研究所行政楼后面的一排小屋灯火通明十几双眼睛齐齐盯着一台液体闪烁谱仪的同位素计数显示屏5001000150020002500……当这串数字亮起时所有人的目光都被点燃了我国人工合成的tRNAyAla在世界上首次测得了全部生物活性!▲王德宝(中)与协作组部分成员。文中图片均由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心提供
人工合成核酸的“824”项目历时13年前后动员10余家单位近200位科技工作者参与1982至1983年中国科学家在《科学通报》和《中国科学》发表“酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成”成果这是在国际上首次报道通过人工方法全合成一个具有与天然RNA相同化学结构和完整生物活性的完整核酸分子“酵母丙氨酸tRNA的人工全合成”项目荣获1984年中国科学院科技成果一等奖1987年国家自然科学奖一等奖从人工合成蛋白质到人工合成核酸两项延续和递进的研究工作就像一株光彩夺目的双生花又像一首词珠联璧合的上下阕共同彰显出中国人民的惊人智慧和创新力量为新中国的科技发展史写下浓墨重彩的不朽篇章全文请见8月7日《中国科学报》将刊发的文章为了那株“三叶草”,他们勇攀巅峰来源:中国科学报责任编辑:宋同舟