王志珍(1942年7月6日—),女。出生于上海。生物化學與分子生物學家。2001年當選為中國科學院院士。2002年加入九三學社。九三學社第十一、十二屆中央委員會副主席。
王志珍出生于上海。1950年父親去世,全家遷回蘇州葑門外橫街朱家弄居住,王志珍也就從上海榆林區中心小學(新中國成立前的工部局小學)轉到蘇州江蘇師范大學附小(原東吳大學附屬景海小學)讀完五、六年級。短短兩年的小城生活也許是她唯一經歷最自然、最“田園”、最“江南”的生活,對她酷愛自然的性格不無影響,也使她至今還可以講吳儂細語。承擔了家庭重擔的長兄為了避免小妹妹被母親的肺病傳染又能接受好的教育,要未滿11歲的她去考當時上海最好的寄宿中學——上海中學。這所有著優良傳統的省立中學初中部1年只招72名女生。王志珍初中畢業時又以5%的比例保送到高中部。在上海中學6年接受“德智體全面發展”的教育形成她一生勤奮的學習習慣,對知識的不懈追求,獨立自主的奮斗精神,樸實無華的生活作風,以及對體育和文藝的酷愛。1958年“大躍進”,有的同學被分到工廠學工,她因為是校體操隊隊員而被分到上海師范學院體育系體操專業,半年的“全天候高強度”訓練使她獲得了體操一級運動員證書。高中畢業前,學校要求她報考體育學院,但王志珍一心一意報考理科一類大學,為此受到全班同學的“幫助”,這種“幫助”還被排成節目在全校演出。所幸這個熱愛科學的女孩最終還是實現了追求科學的理想。在科學院有機化學所工作的哥哥王志勤和在北京大學生物系生物化學專業學習的姐姐王志美都建議她念中國科大。這是一所為適應國家“向科學進軍”的新形勢,在周總理親自關懷下于1958年由中國科學院創建、由郭沫若擔任校長的新型理工結合的大學,是為培養新興邊緣交叉學科尖端科技人才的大學。1959年她成為生物物理系的學生。科大繼承抗大傳統,培養軍事作風,強調寬口徑培養人才,提倡寓教于樂。科大的學生常由研究所的科學家授課,有較多機會與科學大師對話。華羅庚先生“書應該越讀越薄”的道理,教了王志珍一生如何讀書、讀文獻,把他人的知識變成自己的知識。科大獨特的辦學和校風對王志珍的人生發展有著深遠影響。
1964年大學畢業,她很想繼續讀研究生,黨教育她要“甘當一顆螺絲釘”,因此服從分配到了中科院生物物理研究所。1年后,她到山西運城南張公社參加“四清”運動,與貧下中農同吃同住同勞動整1年。這些日子是她認識中國農民、農村和農業的寶貴經歷,受用一輩子。接著是“文化大革命”。期間,她被分配到石景山鋼鐵廠轉爐車間,接受工人階級再教育。整整1年8小時三班倒的爐前工生活讓她經歷了大工業烈火的洗禮,見證了產業工人偉大無私的奉獻,這是她人生的巨大財富,也是一個基礎科學工作者難得的寶貴經歷。“文革”后期盼來了“抓革命,促生產”,但她所在的實驗室仍然沒有生產可促。她不厭其煩地找支部書記,“不能讓我天天坐在這里,請把我調到一個有工作做的地方去吧!”領導耐不住她的軟磨硬泡,最后總算把她調到了胰島素結構研究組,那是生命科學研究部門幾乎唯一的一個在“文革”中仍然工作著的實驗室。大學畢業10年后,王志珍這才開始了真正的科學研究,有幸參加了中國胰島素研究的第三戰役。有研究可做的日子真是幸福啊!她與幾位年輕同事一起,非常投入地工作,完成了3篇論文,他們要追回那荒廢的時光。當時國內沒有冷凍干燥儀,只能用放有吸水劑五氧化二磷的干燥器接上真空泵抽真空進行蛋白質的冷凍干燥。干燥器的質量不過關,時有爆炸危險。一天中午這件可怕的事情果然發生了。20平方米實驗室的每個角落都散布著干燥器的玻璃殘片,掛在水池邊的一件衣服已被磷酸燒成碎片。幾乎天天中午在實驗室工作的王志珍這一天恰恰到北大的姐姐家去而逃過一劫。后來王志珍作為洪堡學者向洪堡基金會申請的儀器就是一臺冷凍干燥儀。
中共十一屆三中全會后,改革開放的春風吹來,中國大地上幾近熄滅的科學之火復燃。王志珍一直學俄文,大四才開始念abc,雖能看科學文獻卻不能聽和說。勤能補拙,她抓住1972年電視臺開播吳青教授的英語課跟著“鸚鵡學舌”,后得到去中國科大李佩教授主持的口語班學習的寶貴機會。由于有了初步的英語交流能力,王志珍被指派為諾貝爾獎獲得者、牛津大學的晶體學家、著名社會活動家霍奇金(DorothyHodgkin)教授訪問北京期間的陪同,第一次與科學大師近距離、長時間接觸。除了參與討論許多有關胰島素的科學問題外,她還陪同Dorothy拜訪了Dorothy的老朋友、新西蘭友好人士路易·艾黎。德國洪堡基金會(AlexandervonHumboldtStiftung)希望接受中國學者在德國做研究,中國科學院與洪堡基金會達成協議,并于1979年2月派出第一批30位訪問學者。王志珍是從60位被推薦者中被接受的唯一女性,到Zahn教授為所長的德國羊毛所工作,這是世界上人工全合成胰島素成功的三個實驗室之一。她在那里研究交聯胰島素、去B鏈C端五肽胰島素衍生物,酶促肽鍵合成等胰島素的化學問題,與同事合作完成4篇論文。這時期是王志珍經歷無數“第一次”的“革命”時期。第一次參加國際會議——亞琛的第二屆國際胰島素研討會、丹麥的第16屆歐洲多肽會議,第一次到倫敦St·Thomas醫院在灰狗上做胰島素效應研究,第一次到牛津訪問Dorothy,第一次到York訪問GuyDobson,第一次接觸和學習了歐洲特別是德國的歷史、文化和藝術。洪堡學者的經歷使王志珍的科研生涯進入國際學術界。
接著王志珍被推薦到美國國立健康研究院(NIH)的RonaldKahn實驗室,用在亞琛制備的光親和標記胰島素衍生物進行胰島素與其受體相互作用的合作研究。隨后她到SamuelCushman實驗室,進一步用其中一種能特異地與受體α亞基形成共價結合的光親和標記胰島素衍生物,在脂肪細胞上研究了胰島素受體從細胞膜上到胞內的轉運過程。幾年后,她又在美國希望城國立醫學中心PierreDeMeyts實驗室用化學修飾的胰島素衍生物和胰島素受體的單克隆抗體在女科學家Yamaguchi純化的受體制劑上鑒定到受體之間存在正協同和負協同兩種作用。這樣,王志珍從胰島素化學到胰島素受體結構與功能再到胰島素作用機制有了比較系統的研究經歷,也為她與國際學術界廣泛合作打下基礎。
20世紀60年代,中國科學家人工全合成了具有全部生物活性的結晶牛胰島素,這是震驚世界的創舉,其中一個具有原始創新意義的重大科學問題是九三學社社員鄒承魯先生領導的一批年輕科學家小組解決的。他們把胰島素分子分開得到A鏈和B鏈,再重組成天然胰島素分子,其產率比國外發表的1%~2%高得多,因此得以從眾多的可能路線中最終確定分別合成A鏈和B鏈再重組的合成路線,并保證了獲得有活性的胰島素。他們的重組工作不僅為人工合成胰島素做出重大貢獻,還總結出“天然胰島素的結構是所有重組產物中最穩定的”重要認識。他們面對的是比Anfinsen在同一時期所處理的單鏈的核糖核酸酶(此工作獲諾貝爾獎)更為復雜的兩條肽鏈的氧化折疊問題,但因為當時的研究是任務導向,緊接著又是“文化大革命”,重組成功的基礎科學問題直到改革開放迎來科學的春天才得以探討。1983年,王志珍加盟鄒承魯先生的實驗室,參與“胰島素A、B鏈相互作用”課題,開始“用蛋白質二硫鍵異構酶催化A、B鏈生成天然胰島素”的研究。1991年,她與鄒先生一起提出“胰島素A鏈和B鏈已經含有足夠的結構信息而能在溶液中相互識別和相互作用,并形成結構最穩定的天然胰島素分子”的觀點,在TrendsBiolSci發表,對國外一些流行教科書中“胰島素分子本身是一種亞穩態結構,連接A鏈和B鏈的C肽是胰島素分子正確二硫鍵形成所必需”的傳統觀點提出了不同看法。“胰島素分子正確結構的形成和蛋白質二硫鍵異構酶”獲1995年國家自然科學獎二等獎。
分子生物學在70年代逐漸成熟,王志珍又到美國從頭開始學習分子生物學的知識和技術。1993年回國參加鄒承魯先生主持的攀登項目“新生肽鏈折疊研究”,新建了“幫助蛋白質折疊的生物大分子結構與功能”研究組,開拓了分子伴侶和折疊酶的研究方向。80年代后期,英國Warwick大學的JohnEllis教授提出“molecularchaperone”(分子伴侶)的新概念,使蛋白質折疊研究發生概念性轉折,從經典的“蛋白質自主折疊”轉變到“有幫助的折疊”,折疊酶和分子伴侶被定義為兩種機制不同的幫助蛋白。王志珍回國前與鄒先生討論“蛋白質二硫鍵異構酶是否還可能有分子伴侶的活性”的問題,寫出《蛋白質二硫鍵異構酶的多功能》一文寄給鄒先生。文中寫道:“蛋白質二硫鍵異構酶在新生肽鏈的折疊中的作用是否僅限于通過二硫鍵交換促進新生肽鏈的折疊?作為在內質網管腔中的一種含量豐富的蛋白質,又具有特異性不強的廣泛與多肽結合的能力,是否還可能在新生肽鏈折疊中起著更為普遍的分子伴侶(Molecularchaperone)的作用?”“雖然還沒有實驗根據說明蛋白質二硫鍵異構酶也是一種有普遍作用的分子伴侶,它似乎已經具備了分子伴侶的主要必需條件。”鄒先生對此文做了修改,建議投稿。王志珍回京后即投給了《自然科學進展—國家重點實驗室通訊》,她又被邀請在第七屆全國生化大會上做了有關內容的大會報告。在此基礎上,王志珍與鄒先生一起寫出《蛋白質二硫鍵導構酶既是酶又是分子伴侶》一文,投向FASEBJ“Hypotheses”欄目。在文章還沒有被接受的時候,提出分子伴侶概念的JohnEllis教授在英國皇家學會的PhilTransRoySocLond發表了繼續討論chaperone概念的文章,明確指出“蛋白質二硫鍵異構酶不是分子伴侶”。面對挑戰,他們決定不撤回論文,而是用實驗證據來證明假說。當年年底FASEBJ發表了他們的文章。王志珍回國后還是沒有得到專門資助,組里只有一兩個學生,還是鄒先生主動從大組里調來。由于多肽鏈的折疊和二硫鍵的形成是蛋白質折疊過程中兩個密切相關、互相影響而又協同運作的過程,因此很難將蛋白質二硫鍵異構酶可能具有的幫助肽鏈折疊的分子伴侶活性與它催化正確二硫鍵形成的異構酶活性確切區分。王志珍選用了不含二硫鍵的3—磷酸甘油醛脫氫酶做靶蛋白,讓蛋白質二硫鍵異構酶的酶活性“英雄無用武之地”。化學計量的蛋白質二硫鍵異構酶有效地抑制了靶蛋白在復性過程中的強烈聚集,幫助變性3—磷酸甘油醛脫氫酶復性的產率大大提高,其實驗結果為蛋白質二硫鍵異構酶所固有的、與其異構酶活性相獨立的分子伴侶活性提供了最早證據。文章沒改一個字就被JBiolChem立即接受,在“ShortCommunication”欄目發表,很快得到引用,1997和1998連續兩年被評為國內文章被引用最多的10篇論文之一,直到今天仍然不斷被引用。王志珍小組進一步用硫氰酸酶做靶蛋白為假說提供更全面的證據,這個工作也獲得高的長期的引用。當時他們發現美國一個實驗室得到“活性中心是其異構酶和分子伴侶兩種活性所必須”結論所依據的實驗設計不很完善,立即制備了活性中心巰基化學修飾的酶來檢驗,果真發現化學修飾酶盡管喪失異構酶活性卻保留了全部的分子伴侶活性,從而得到“分子伴侶活性不依賴于酶活性中心”,也發表在JBiolChem的“ShortCommunication”欄目。王志珍手里的化學修飾酶使他們為沖擊更加重要的、國際未解決的“區分蛋白質二硫鍵異構酶兩種生物活性”的難題產生了靈感。這個問題必須要在含二硫鍵的靶蛋白,也就是生理靶蛋白上解決。上海生化所的周元聰教授是蛇毒蛋白專家,他慷慨地為王志珍組提供蛇毒的酸性磷酸酯酶A2,該蛋白只有120多個殘基,卻有7對二硫鍵酸。王志珍組設計的一整套實驗結果表明,催化量的天然酶(只起到酶的催化作用)只能使磷酸酯酶的復性從5%增加到15%,化學計量的天然酶幫助復性到45%,而化學計量的化學修飾酶(只有分子伴侶活性)不起任何作用,然而催化量的天然酶和化學計量的化學修飾酶共同作用時,則使磷酸酯酶的復性“跳”到化學計量的天然酶幫助復性45%的水平。這個結果表明,絕大部分的天然酶可以被僅有分子伴侶活性但喪失異構酶活性的化學修飾酶所替代,所以絕大部分的天然酶實際是在發揮分子伴侶活性。然而,含二硫鍵蛋白的折疊包括肽鏈折疊和二硫鍵形成兩部分,單單異構酶活性或單單分子伴侶活性都不足以幫助它最大程度復性。他們得到的結論是:蛋白質二硫鍵異構酶的折疊酶活性由異構酶和分子伴侶兩種活性組成,而兩種活性的協同作用是它發揮折疊酶作用所必需的。EMBOJ審稿者評價該工作“成功地區分了蛋白質二硫鍵異構酶的異構酶和分子伴侶二種活性”。JohnEllis在1997年發表的綜述中把蛋白質二硫鍵異構酶歸入分子伴侶家族。
原核細胞蛋白質的二硫鍵是在周質腔內由Dsb家族蛋白催化形成,周質腔相當于真核細胞的內質網。內質網是蛋白質折疊的主要場所,擁有多種分子伴侶;但易受環境變化影響的周期內卻一直沒有發現有典型的分子伴侶。王志珍考慮到DsbC的作用相當于蛋白質二硫鍵異構酶,它是否也有分子伴侶活性呢?他們的研究提供了DsbC確實也具有分子伴侶活性的證據。后來,最早發現Dsb家族蛋白的一家實驗室評價DsbC是細菌周質內第一個被發現有分子伴侶活性的蛋白。王志珍繼續深入研究DsbC的二種活性的結構基礎,運用亞基雜交,揭示了二聚化結構對發揮分子伴侶和異構酶兩種活性的重要性。
蛋白質在細胞和在試管中的折疊有一重要差別,即細胞內的“大分子擁擠”環境。王志珍注意到這個問題,與她的學生李劍(中科院院長特別獎和百篇優秀博士論文獲得者)討論并設計實驗,研究了擁擠對同源二聚體的蛋白質二硫鍵異構酶和6-磷酸葡萄糖脫氫酶的折疊熱力學和動力學的影響,以及分子伴侶GroEL對抗擁擠的作用,他們的結果說明因“大分子擁擠”應運而生的分子伴侶的功能在擁擠環境中得到進一步鍛煉而提高。為此,王志珍受邀在2002年美國加州Ventura舉行的GordonConference上做報告。
王志珍的有關工作鑒定了蛋白質二硫鍵異構酶和DsbC蛋白的分子伴侶活性,打破了折疊酶和分子伴侶這兩大類幫助蛋白的界限,建立了折疊酶幫助蛋白質折疊較全面的作用模式。此后,蛋白質二硫鍵異構酶作為分子伴侶的生物學功能在越來越多的生理和病理生命活動中被許多實驗室揭示。“蛋白質二硫鍵異構酶的分子伴侶活性以及分子伴侶幫助的蛋白質折疊”獲2002年國家自然科學獎二等獎。
王志珍的實驗室充其量是個“作坊”,師傅帶徒弟,不擁有“高大全”的設備。她的許多實驗看似簡單,也沒有用到許多很前衛很高級的儀器。她常說科學思想以及實驗的設計也許是更重要的。她說,前輩科學家在極其落后的條件下曾經做出過世界一流的工作,今天物質條件有了質的飛躍,科學研究的成就和水平是否也有相應的質的飛躍呢?今天尤其要倡導科學家對國家和人民的責任和義務、對科學的激情和癡迷、對事業的執著和奉獻。她認為一個人的知識總是有限的,一個實驗室的技術手段也不可能是全面的。只要功夫真正下在抓住好的科學問題,善于和別的科學家合作,充分利用國家越來越完善的平臺建設,運用多學科交叉,就可以做出一流的工作。近年來,王志珍的研究興趣深入到蛋白質在內質網中進行氧化折疊過程中電子傳遞的通路以及一些通路中所涉及的其他酶和分子伴侶的結構、功能、活性調節和相互關系。她與結構生物學家、細胞生物學家、神經生物學家、物理學家和化學家,與意大利、英國、芬蘭、俄羅斯、澳大利亞的科學家有了愉快的、有成效的合作。她希望活到老,學到老,在與學生們共同努力探索中、在與年輕科學家合作的研究中,多認識一些問題,多解決一些問題,在科學崎嶇小路上永遠攀登。
王志珍受國際同行邀請在國際生物物理大會、國際酶工程大會、國際人類蛋白質組大會、國際女科學家和女工程師大會、美國Gordon研討會、亞太生化大會等國際會議和國外實驗室介紹有關工作,撰寫綜述。王志珍曾以第一完成人獲中國科學院自然科學獎一等獎和國家自然科學獎二等獎,以第二完成人獲國家自然科學獎二等獎,還獲第三世界科學院基礎科學獎,何梁何利基金科學與技術進步獎,三次獲中國科學院優秀研究生導師獎,以及國家“中青年有突出貢獻專家”、中國科學院“十大杰出婦女”、中央國家機關“巾幗建功”先進個人、“全國三八紅旗手”、“中國十大女杰”等榮譽稱號。
王志珍曾任亞洲大洋洲生物化學和分子生物學家聯合會中國代表,生物大分子國家重點實驗室學術委員會主任和中國生物化學與分子生物學會蛋白質專業委員會主任。現任十一屆全國政協副主席,中國國際交流協會第十屆理事會副會長。
主要論著
1CCWang,OSonne,JAHedo,SWCushman,IASimpson,Insulin Induced Internalization of the Insulin Receptor in the Isolated Rat Adipose Cells:Detection of the Internalized 138 –kilodalton Receptor Subunit Using a Photoaffinity I125-Insulin,JBiolChem.,1983,258,5129~5134
2CCWang,CLTsou,Interaction and Reconstitution of Carboxyl-terminal- shortened B Chains with the Intact A Chain of InsulinBiochemistry,1986,25,5336~5340
3CCWang,IDGoldfine,YFujita-Yamaguchi,H- GGattner,DBrandenburg,PDe Meyts,Negative and Positive Site-site Interactions,and Their Modulation by pH,Insulin Analogs,and Monoclonal Antibodies,are Preserved in the Purified Insulin Receptor,ProcNatlAcad Sci USA 85,1988,8400~8404
4王志珍,鄒承魯,蛋白質二硫鍵異構酶的多功能,自然科學進展,國家重點實驗室通訊 3 ,1993,501~507。
5CCWang,CLTsou,The Insulin A and B Chains Contain Sufficient Structural Information to Form the Native Molecule,Trends BiolSci1991,16,279~281
6CCWang,CLTsou,Protein Disulfide Isomerase is Both an Enzyme and a Chaperone,FASEB J1993,7,1515~1517
7HCai,CCWang,CLTsou,Chaperone-like Activity of Protein Disulfide Isomerase in the Refolding of a Protein with No Disulfide Bounds,JBiolChem 1994,269,24550~24552
8HQuan,GFan,CCWang,Independence of the Chaperone Activity of Protein Disulfide Isomerase from its Thioredoxin-like Active Site, JBiolChem1995,270,17078~17080
9YYao,YCZhou,CCWang,Both the Isomerase and Chaperone Activities of Protein Disulfide Isomerase are Required for the Reactivation of Reduced and Denatured Acidic Phospholipase A2,EMBO J,1997,16,651~658
10YDai,CCWang,A Mutant Truncated Protein Disulfide Isomerase with no Chaperone ActivityJBiolChem,1997,272,27572~27576
11JLSong,HQuan,CCWang,Dependence of the Anti-chaperone Activity of Protein Disulfide Isomerase on Its Chaperone Activity,BiochemJ1997,328,841~846
12CCWang,Chaperone Activity of Protein Disulfide Isomerase in “Prolyl Hydroxylase,Protein Disulfide Isomerase,and Other Structurally Related Proteins”,1997:315~339,NorbertoAGuzman ed,Marcel Dekker Inc,New York-Basel-Hong Kong
13王志珍,第八章“新生肽鏈的折疊”,第九章“幫助新生肽鏈折疊的生物大分子”,攀登 計劃普及叢書17:《第二遺傳密·新生肽鏈及蛋白質折疊的研究》,湖南科學技術出版社, 1997:152~192。
14王志珍,蛋白質二硫鍵異構酶既是酶又是分子伴侶,科學通報,1998,43:1345~1353。
15CCWang,CLTsou,Enzymes as Chaperones and Chaperones as EnzymesFEBS Lett,1998,425,382~384
16JLi & CCWang“Half of the Sites” Binding of D-glyceraldehyde-3- phosphate Dehydrogenase Folding Intermediate with GroELJBiolChem, 1999,274,10790~10794
17XXSun,CCWang,The N-terminal Sequence of (Residues 1-65) is Essential for Dimerization,Activity and Peptide Binding of Escherichia Coli DsbCJBiolChem,2000,275:22743~22749
18XQLiu,CCWang,Disulfide-dependent Folding and Export of Escherichia Coli DsbCJBiolChem,2001,276:1146~1151
19JLi,SZhang,CCWang,Effects of Macromolecular Crowding on the Refolding of Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase and Protein Disulfide Isomerase ,JBiolChem,2001,276:34396~34401
20WTang,CCWang,Zinc Fingers and Thiol-disulfide Oxidoreductase Activities of Chaperone Dna.JBiochemistry,USA,2001,40:14985~14994
21CCWang,Protein Disulfide Isomerase Assists Protein Folding as both an Isomerase and a ChaperoneMethods Enzym,Protein Sensors of Reactive Oxygen Species:Selenoproteins,Thioredoxin,Thiol Enzymes and Proteins.,2002,348: 66~75
22YYShi,XGHong,CCWang,The C-terminal (331-376) Sequence of Escherichia Coli DnaJ is Essential for Dimerization and Chaperone Activity:A small Angle X-ray Scattering Study in Solution, JBiolChem,2005,280:22761~22768