莫日根：探索生命之源

本刊記者 宋 潔

莫日根：探索生命之源

本刊記者 宋 潔

在實驗室

專家簡介：

莫日根，內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長、教授、博士研究生導(dǎo)師。2005年畢業(yè)于挪威奧斯陸大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子生物學(xué)專業(yè)，獲博士學(xué)位。之后在挪威腫瘤醫(yī)院癌癥研究所做博士后研究。2009年10月回國，兼任內(nèi)蒙古遺傳學(xué)會副理事長、中國遺傳學(xué)會微生物專業(yè)委員會委員、中國細胞生物學(xué)會理事，《高校生物學(xué)教學(xué)研究（電子版）》《中國細胞生物學(xué)學(xué)報》《中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報》編委。

根據(jù)2006年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，人體細胞有165種蛋白質(zhì)參與DNA復(fù)制，38種疾病與DNA復(fù)制差錯有關(guān)。最近美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)干擾DNA復(fù)制起始負調(diào)控蛋白質(zhì)Geminin的表達會選擇性地抑制癌細胞生長。這對開發(fā)和發(fā)展抗癌藥物意義重大。

“DNA復(fù)制是個嚴格控制的細胞過程，與細胞周期的其它環(huán)節(jié)密切協(xié)調(diào)。準確的DNA復(fù)制可以使子細胞得到完整的遺傳物質(zhì)，以此將遺傳信息從親代準確的傳給子代。若DNA復(fù)制出現(xiàn)差錯或異常，將會降低基因組穩(wěn)定性，并由此可能引發(fā)細胞癌變或發(fā)育缺陷。”莫日根說。在生命科學(xué)研究之旅上走過30余年，他已經(jīng)形成了一個成熟的研究體系，但其人其事，只有在這一個短暫的采訪中得以一窺。

挪威的科研之旅

1980年，莫日根以內(nèi)蒙古通遼市庫倫第一中學(xué)第一名的成績，考入內(nèi)蒙古大學(xué)植物學(xué)專業(yè)，在這里，他開始了“生物之旅”。“當時我上的漢文班，因為之前在學(xué)校都是蒙文授課，所以剛開始的時候聽課很吃力，不過經(jīng)過學(xué)習(xí)后，語言上的困難也就慢慢被克服了。”莫日根說。1989年，他研究生畢業(yè)留校，任植物學(xué)講師，之后兩次赴海外求學(xué)。

“第一次是1994年，我得到了國家教育部資助，赴印度尼赫魯大學(xué)訪問學(xué)習(xí)，一年之后回國。”回國后的莫日根在事業(yè)上有了進一步的發(fā)展，幾年中，他先后被晉升為內(nèi)蒙古大學(xué)生物學(xué)系副主任、主任，也評上了副教授。直到2000年，他又得到挪威奧斯陸大學(xué)資助，開始了第二次海外留學(xué)。這一次，他在拿到分子生物學(xué)專業(yè)博士學(xué)位之后，選擇到挪威腫瘤醫(yī)院癌癥研究所做博士后研究。

“那時，我主要研究原核細胞DNA復(fù)制調(diào)控的分子機理。”復(fù)制叉組織結(jié)構(gòu)就是莫日根當時開展的一個研究點。“復(fù)制叉是在染色體復(fù)制起始時產(chǎn)生的，它會沿著染色體DNA不停地推進，并以DNA舊鏈為模板產(chǎn)生新的DNA鏈。我們的研究聚焦在復(fù)制過程中復(fù)制叉組織結(jié)構(gòu)及其功能。”他說。

經(jīng)過實驗，莫日根系統(tǒng)闡述了復(fù)制叉組織結(jié)構(gòu)與復(fù)制樣式之間的相互關(guān)系，同時發(fā)現(xiàn)快速復(fù)制會導(dǎo)致復(fù)制叉之間的相互分離和高頻自發(fā)突變。“我們發(fā)現(xiàn)復(fù)制叉組織結(jié)構(gòu)是一個有目的的、嚴格調(diào)控的細胞過程，如果這個過程缺失，基因組就會不穩(wěn)定，基因就會發(fā)生突變。”

這種通過不斷探索取得新發(fā)現(xiàn)的經(jīng)驗，令莫日根感受到科研帶來的快樂。他再接再厲，首次證明datA序列的刪除會導(dǎo)致抗利福平復(fù)制起始。

“datA是一個DNA片段，對復(fù)制起始蛋白DnaA有很高的親和性，可以結(jié)合大量的DnaA蛋白。我們發(fā)現(xiàn)多拷貝額外datA會引發(fā)SOS應(yīng)急反應(yīng)。”莫日根說，所謂的“SOS”是指DNA受到損傷之后，細胞發(fā)出“求救”信號的應(yīng)急反應(yīng)。他進一步解釋道：“當復(fù)制起始蛋白DnaA結(jié)合到datA序列上，細胞里面自由的DnaA蛋白就少了，結(jié)果會引起復(fù)制起始的遲緩。當大量DnaA蛋白結(jié)合到datA序列時，在細胞里面自由DnaA量會非常低，這就會發(fā)出‘求救’信號而引發(fā)SOS應(yīng)急反應(yīng)。”

時光荏苒，在挪威，莫日根積累了豐富的科研閱歷。2002年和2003年，他被選為“挪威奧斯陸大學(xué)中國留學(xué)生和學(xué)者聯(lián)誼會”主席，創(chuàng)建該聯(lián)誼會網(wǎng)站、起草并制定聯(lián)誼會章程；2005年創(chuàng)建“中國旅挪生物醫(yī)學(xué)學(xué)會”，起草學(xué)會章程，任秘書長。然而，時日越久，他越是心心念念“不如歸去”。

新的榮光

2009年，莫日根以高層次人才身份被引進到內(nèi)蒙古大學(xué)，并被選為內(nèi)蒙古黨委組織部“草原英才”。

在這里，他迅速打開了局面，憑借學(xué)校支持，莫日根建立了“DNA復(fù)制生物學(xué)實驗室”。“我們實驗室主要從事DNA復(fù)制調(diào)控分子機理、基因表達、代謝和細胞周期以及癌細胞DNA復(fù)制調(diào)控和基因組穩(wěn)定性等方面的研究。”

“基礎(chǔ)研究成果不會在第一時間體現(xiàn)它的價值，但卻是必不可少、至關(guān)重要的，因為它是根基。”盡管基礎(chǔ)研究看起來有些“吃力不討好”，莫日根還是堅持這才是科技發(fā)展的原動力。但在他的定位中，也希望通過科研途徑，解決實際問題。為此，他組織創(chuàng)建起細胞分子工程技術(shù)研究平臺，開展細胞分子工程技術(shù)的研發(fā)，重點研究腫瘤早期分子診斷技術(shù)、抗腫瘤蒙藥的開發(fā)、干細胞的臨床應(yīng)用技術(shù)以及酶制劑開發(fā)等。該平臺在2015年入選了內(nèi)蒙古自治區(qū)工程技術(shù)研究中心，成為“內(nèi)蒙古自治區(qū)細胞分子工程技術(shù)研究中心”。

至今，莫日根已經(jīng)主持國家自然基金項目4項，內(nèi)蒙古自然基金重大基礎(chǔ)研究開放項目和重點項目各1項，他組建并負責的“細胞的分子調(diào)控”團隊入選內(nèi)蒙古高等學(xué)校創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃項目。通過不斷耕耘，莫日根創(chuàng)造了數(shù)個“閃亮”的成果。

“對于大腸桿菌的研究是比較透徹的，它有4000多個基因，然而其中200多個基因的功能還不是很清楚，我回國以后檢測了其中的幾十個基因，發(fā)現(xiàn)AspC缺失會對細胞產(chǎn)生影響，于是對其開展了進一步的研究。”

莫日根所說的AspC是一種天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，主要負責細胞內(nèi)天冬氨酸的合成。一旦AspC缺失后，DNA復(fù)制起始就會延遲，細胞生長速度就會減緩，細胞也會變小。他發(fā)現(xiàn)，在AspC基因缺失突變體中質(zhì)粒表達AspC蛋白，能夠使其缺陷表型得以恢復(fù)。這些現(xiàn)象令莫日根著迷，他很快沉醉于進一步的實驗過程中，最終通過實驗所得到的“證據(jù)”，闡述了由AspC介導(dǎo)的天冬氨酸代謝對細胞周期的調(diào)節(jié)作用。

在兢兢業(yè)業(yè)的科研工作中，莫日根還發(fā)現(xiàn)了DnaA通過干擾DNA甲基化來使新產(chǎn)生復(fù)制原點失活，從而揭示了DnaA蛋白與RNA聚合酶相互作用并以此使RNA聚合酶對利福平產(chǎn)生抗性；發(fā)現(xiàn)了滑行夾的G157C突變，也就是DnaNG157C突變蛋白能夠特異性影響復(fù)制起始……而這每一個發(fā)現(xiàn)，都為他新的事業(yè)征程鋪下了一磚一石。

夢在就要努力

2010年，莫日根被認命為內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)院副院長。向來堅持教學(xué)和科研并重的他，更加重視學(xué)生的個性化培養(yǎng)。

“我們過去培養(yǎng)人才的模式，對學(xué)生個性化發(fā)展重視不夠，這對學(xué)生的創(chuàng)新培養(yǎng)是不利的。”在莫日根的帶領(lǐng)下，學(xué)院各專業(yè)選修課占比已經(jīng)達到了30%左右，而在他的心中，50%才是目標。“我們會設(shè)置一個大的教學(xué)框架，在這個框架下，讓學(xué)生盡量能夠自由的選擇自己想學(xué)的課程，興趣是最好的老師。”

實驗教學(xué)是莫日根的另一個關(guān)注點。以國家級生命科學(xué)本科實驗教學(xué)示范中心為依托，莫日根創(chuàng)建了數(shù)個綜合研究型實驗課程，搭建基礎(chǔ)型、綜合研究型和個性化創(chuàng)新型三個層次的實驗體系。“我們的實驗課程設(shè)置是比較先進的，在注重實效性的同時，也兼顧趣味性，例如在遺傳學(xué)的實驗課上，我們會讓學(xué)生拿自己的唾液作模版來分析自己的基因。”

身為師者，莫日根能夠用流利的蒙古語、漢語和英語進行教學(xué)。目前，他正同時給本科生、碩士研究生、博士研究生授課。這些“實戰(zhàn)”積累下來，他已經(jīng)發(fā)表了16篇教學(xué)研究論文，闡述生物技術(shù)超大實驗的架構(gòu)、倡導(dǎo)科學(xué)史引導(dǎo)的教學(xué)模式，提出了一系列獨到見解和看法，于2013獲內(nèi)蒙古大學(xué)教學(xué)成果獎一等獎，2014年獲內(nèi)蒙古自治區(qū)教學(xué)成果獎三等獎。

現(xiàn)在，莫日根的生活除了必要的休息，基本都是在工作，“我目前正努力為學(xué)院搭建一個更好的、良性運行的教學(xué)科研平臺。盡管作為院長行政工作比較繁重，但是我仍然會努力把科研工作做好，這是因為我還有個科研夢，夢在，就要努力！”