這篇Nature論文曾被Science拒稿,作者總結經驗:捅破窗戶紙!-世界熱推薦

2023-05-30 19:57:16


(相關資料圖)

近日,中國科學院生物物理研究所的3名“95后”博士生迎來了他們人生中的第一篇《自然》論文。3張年輕臉龐綻放的笑容,與一年前的沮喪形成了鮮明對比。
3名“95”后共同一作(從左至右:李晶晶、余聰、葛蔚然)?受訪者供圖(下同)
當時這篇論文剛剛被另一家頂級學術期刊《科學》拒稿,拒絕的理由非常讓人挫?。骸皠?chuàng)新性不夠”。唯一值得欣慰的是,編輯表達了一個觀點:“你們研究的這個問題非常有趣?!?/section>
得到這個評價后,幾名作者重新撰寫了文稿,仔細修改了摘要和主圖,把編輯眼中“有趣”的問題講述得更加詳盡,也讓論文中最富新意的部分更加凸顯。最終這項工作贏得了《自然》雜志的青睞。
“這是一個很典型的案例?!北疚墓餐ㄓ嵶髡咧?、生物物理所研究員朱冰對《中國科學報》說,“當你有一個所謂的‘賣點’的時候,一定要把它提煉得足夠清晰,要擅于把那層朦朦朧朧的‘窗戶紙’捅破?!?/section>
“不要覺得這只是論文寫作的小技巧,這種能力也能幫助你更好地凝練科學問題,做出更有價值的工作?!彼f。

《自然》論文截圖

有趣的問題:它是怎么選擇“CP”的?

在論文共同第一作者葛蔚然的講述中,這項研究逐漸生動起來:“大家都知道DNA是生物遺傳信息的載體,但你知道它們在真核細胞中是怎么存在的嗎?”

在真核細胞中,DNA像繩子一樣纏繞在八個組蛋白上,形成類似悠悠球的結構,叫作“核小體”;核小體通過DNA一個一個串起來,然后被有規(guī)律地折疊打包,再裝進細胞核里。有趣的是,每個組蛋白都有可以靈活擺動的尾巴,能伸到核小體外面。尾巴的不同位置可以被打上不同的“記號”,這些記號不僅能影響染色質折疊的狀態(tài),還可以作為一種信息,告訴下游的蛋白要不要過來工作,從而調控基因的表達。
即便DNA的序列沒有發(fā)生變化,組蛋白上的記號也能通過影響基因表達,形成可遺傳的表型變化——這種機制就屬于“表觀遺傳學”。
“在細胞里,既有畫下記號的‘筆’,讀記號的‘眼睛’,也有能擦掉這些記號的橡皮’?!备鹞等荒托牡亟忉屩?,“我們這篇論文關注一個很著名的‘記號’——組蛋白H2A泛素化修飾,能夠擦除它的‘橡皮’叫做PR-DUB復合物。盡管這對‘CP’已經被研究得非常多了,但人們一直不知道PR-DUB是怎么在核小體上去掉泛素化修飾的?!?/section>
這個現象最迷人的地方在于,在體內時,PR-DUB只能去除核小體H2A特定位點的泛素化修飾,而不能去除其它位點的泛素化修飾。但當PR-DUB離開核小體后,就不再具備這種特異性了,它變得可以擦除不同位點上的泛素化修飾。
“這說明在核小體水平上,存在我們不知道的分子機制來實現這種底物的特異性選擇。”葛蔚然說。這正是編輯口中,最有趣的問題所在。
最終的答案出人意料:PR-DUB中發(fā)揮主要作用的酶叫做BAP1,這個酶的結構是有方向性的。核小體上探出來的組蛋白“尾巴”,能高高地翹起來,拐一個很大的彎到達BAP1的活性中心,從而讓這個酶特異性地擦除尾巴上的H2A泛素化修飾。而其他位點上的泛素化修飾,由于方向不對,無法抵達BAP1酶的活性中心,也就不能被消除了。
“這是一個非常有意義的發(fā)現?!敝毂颉吨袊茖W報》解釋,“大多數染色質修飾酶的特異性,是通過局部的特異性‘催化口袋’實現的。而這個酶,是已知唯一一個通過大范圍的結構取向來獲得特異性的。打個比方,它靠的不是口袋本身的結構有特異性,而是直接把口袋轉了個方向,只和開口方向的底物結合?!?/section>

“如果未來發(fā)現,它不是‘唯一一個’,而是‘第一個’,那就更有趣了。那將大大拓展我們對酶特異性的認識?!敝毂a充道,“我想這才是《自然》接受這項工作的原因。”

3位“95后”的接力時速

這篇論文的3位共同一作都是“95后”,其中兩人出生于1995年,一人出生于1997年。3個年輕人在這項工作中都經歷了許多挑戰(zhàn),也收獲了巨大的成長。

今年26歲的葛蔚然,看起來比實際年齡還要小一些。8年前,她以691分的高考成績成為中國科學院大學(國科大)第二批本科生。在以“科教融合”為特色的國科大,本科生就可以選擇一位科學家作為自己的學業(yè)導師,就這樣,葛蔚然來到了生物物理研究所研究員許瑞明門下。?
葛蔚然
大四這年,許老師給她兩個課題來選擇。第一個課題比較簡單,第二個課題則是“傳說中的難題”——此前有一位師姐直到畢業(yè)也沒能做出來。沒有太多猶豫,葛蔚然選擇了更有挑戰(zhàn)性的那個。
但即便是“學霸”,剛開始做實驗時也頻頻受挫,“十有八九都是失敗的結果”。在不斷重復和試錯的過程中,她漸漸錘煉出更加積極平和的心態(tài),對知識和技術的把握也越來越純熟了。
28歲的余聰是葛蔚然的同門師兄,主要負責這項工作中有關冷凍電鏡的部分。在為PR-DUB與核小體復合物樣品“拍照”這一步上,他足足困了3年。
因為酶發(fā)揮作用的速度非常快,整個過程轉瞬即逝,很難用冷凍電鏡拍清楚?!熬拖衽囊粋€迅速搖頭的人。他的身體和四肢都很清楚,唯獨最重要的腦袋看不清楚?!彼Φ馈?/section>
后來,他們想出一套巧妙的辦法:引入單點突變來降低酶的活性,讓酶的動態(tài)變成“慢動作”。同時運用蛋白質交聯等技術,不松不緊剛剛好地把酶的“腦袋”固定住。終于拍出了清晰的照片。
這個難點突破后,后續(xù)的研究工作就順利了很多。
余聰和導師許瑞明合影
此時,本文的第三位共同一作,朱冰課題組的李晶晶加入了這項工作。她主要負責在細胞內驗證上述結構和功能的精巧關系。這部分工作在技術上不是特別困難,但她需要與時間賽跑。
特別是第二次審稿后補充實驗的時候,《自然》編輯只給了他們一個月時間。但細胞實驗的固有周期是無法縮短的,一個月的時間肯定不夠用。在許瑞明和朱冰兩位老師的爭取下,他們又得到了兩周的寬限時間。但編輯同時也告訴他們,如果這兩周內有其他團隊的類似工作發(fā)表了,就會把這篇論文拒稿。
當時恰巧是2022年底北京疫情非常嚴峻的時期,為了避免出師未捷人先“陽”,李晶晶把行李帶到實驗室,像游擊隊員般完成了后續(xù)所有實驗。?
李晶晶和導師朱冰合影
在所有人的努力下,這篇論文終于成功被《自然》雜志接收。而論文接收幾天后,預印本網站上就出現了一項紐約大學醫(yī)學院科學家發(fā)表的類似工作。

他們跑贏了。

捅破窗戶紙,才能做更好的科研

大約5、6年前,類似這樣解析核小體和染色質修飾酶結構的論文多數都能發(fā)表在頂級學術期刊上。但現在,這可一點也不容易了。

“原因很簡單,結構生物學的技術一直在發(fā)展,解析這些結構變得越來越簡單。”朱冰說,“這迫使結構生物學家們重新審視,什么才是更重要的科學問題,什么才是更好的科學研究?!?/section>
第一次投稿到《科學》雜志上的稿件,對文中真正重要和閃光的部分,只是模模糊糊地提到,但沒有把窗戶紙捅破。而經過修改后的稿件,把他們發(fā)現的新奇現象,提升到了一個足夠的理論高度。
這絕不僅僅是寫作技巧和“推銷”技巧。
朱冰早年曾在中國科學院上海植物生理研究所攻讀博士學位,當時中國科學院院士沈善炯的一個特點給他留下了深刻印象:“沈先生非常擅于總結,擅于把現象提升到理論水平。同樣的一件事,讓他來講,就能講到人們心里?!?/section>
“這種思想上、認識上的高度,不僅能讓科學家更好地總結自己做過的工作,也有助于提升科學家的品味,讓他們前瞻性地選擇更有價值、更有高度的工作?!敝毂f。
論文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05841-y

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