摘要：美国国家科学院院士颜宁：她“拍摄”蛋白质的原子电影，为百种疾病解码生命密码

【开篇悬念】

当全球生物学家试图用显微镜窥探蛋白质的三维结构却屡屡碰壁时，一位中国女科学家却发明了“冷冻电镜魔法”——她让蛋白质分子在瞬间被冻结在天然状态，再用电子束拍下它们的“原子级写真”。美国国家科学院院士、结构生物学家颜宁，这位

“世界最具影响力的结构生物学开拓者之一”

，不仅以惊人的速度破解了困扰科学界数十年的关键膜蛋白结构，更在学术巅峰期做出惊人之举：全职回国，创建全新的医学科学院。今天，带你认识这位

“在分子世界拍出生命纪录片的科学导演”

。

🔬

一、显微镜下的“时间冻结术”：她如何捕捉蛋白质的“生命瞬间”？

“颜老师，蛋白质是动态的，我们看到的晶体结构是不是一种‘尸体’？”

2007年，当颜宁在普林斯顿建立独立实验室并选择攻坚膜蛋白结构时，传统X射线晶体学方法正遭遇瓶颈。许多重要蛋白质无法结晶，就像试图让水珠静止在空中一样困难。但颜宁敏锐地抓住了新兴的冷冻电镜技术：“我们不是给蛋白质‘拍遗照’，而是用液氮让它

在百万分之一秒内瞬间‘休眠’

，然后在电子显微镜下记录它最自然的状态。这就像用高速摄影机拍下蜂鸟悬停的每一帧。”

一场颠覆结构生物学研究范式的“技术革命”：

颜宁团队在膜蛋白结构生物学领域的突破，得益于她对方法学的极致追求与敏锐应用：

率先应用“单颗粒冷冻电镜”解析膜蛋白

：在国际上较早系统性采用该技术，成功解析了一系列具有重要生理功能的膜蛋白原子结构，将许多

“不可能结晶”的蛋白质

变成了清晰的三维模型。

攻克“葡萄糖转运蛋白”世界难题

：2014年，她的团队在世界上首次解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的三维结构，揭示了癌细胞为何“嗜糖如命”以及糖尿病可能的分子机理，被誉为

“教科书级突破”

。

实现“结构解析的工业化”

：她带领团队建立高效流程，在短短数年内破解了包括电压门控钠离子通道、钙离子通道等在内的数十个关键膜蛋白结构，

破解速度与难度令国际同行惊叹

。

当这些成果连续在《自然》《科学》《细胞》三大顶刊发表时，《自然》杂志专文称她为“中国科学之星”。她因此成为

“中国结构生物学界的标志性人物”

，并于2019年当选美国国家科学院外籍院士。

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二、为疾病绘制“分子地图”：她如何让蛋白质结构讲述治病故事？

每解析一个蛋白质结构，颜宁都把它看作

“读懂一页生命天书”

。她不仅追求“拍得清楚”，更执着于“看得明白”——这些结构如何工作？如何失常？如何被调控？

“结构不是终点，而是我们理解生命、设计药物的

起点和基石

。”她说。

一条从“结构”到“机理”再到“医药”的探索链：

揭示“葡萄糖转运”的闸门原理

：通过GLUT1及其同源蛋白的一系列结构，她生动展示了转运蛋白如何像“旋转门”一样将葡萄糖“运”入细胞，并发现了其变构调控的位点，为设计

抑制癌细胞“吃饭”

或

促进肌肉细胞吸收糖分

的药物提供了精准靶点。

破解“疼痛与麻醉”的离子通道密码

：她解析的电压门控钠通道Nav1.7的结构，帮助科学家理解疼痛信号如何产生，为何某些基因突变会导致“无痛症”或“剧痛症”，为研发

非成瘾性新型止痛药

开辟了新路径。

探究“心血管疾病”的钙信号开关

：她对心脏等组织关键的钙离子通道RyR的结构研究，揭示了其如何调控心肌收缩，为心力衰竭、心律失常等疾病的机制研究与药物发现提供了关键蓝图。

“我们的工作就像拆解一个无比精密的瑞士手表，”颜宁比喻道，“不仅要画出每一个齿轮（原子）的位置，还要推断它们是如何咬合、传动，最终让指针（生理功能）准确走动的。当手表坏了（疾病），我们就能知道是哪个齿轮卡住了。”

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三、“归去来兮”的抉择：她为何在普林斯顿tenure后全职回国？

2017年，颜宁离开任教十年的清华大学，受聘普林斯顿大学分子生物学系雪莉·蒂尔曼终身讲席教授，一度引发广泛讨论。2022年，她再次做出令人瞩目的决定：辞去普林斯顿教职，全职回国，出任

深圳医学科学院（SMART）创始院长

。

“深圳向我描绘了一个更激动人心的愿景：

从零开始，打造一个全新的、聚焦生物医药的科研与转化机构

。”她解释道，“这比在任何现有顶尖平台上工作，挑战更大，但可能产生的impact也更深远。”

一场旨在重塑科研生态的“创业”：

探索“科研新范式”

：深圳医学科学院被赋予极大的自主权，旨在探索“科研-转化-产业”全链条的创新模式，破除体制障碍，吸引全球人才。

聚焦“重大健康问题”

：将研究重点集中于肿瘤、代谢性疾病、神经退行性疾病等重大挑战，强调

源头创新与临床转化并重

。

推动“科学普及与教育”

：她一如既往地重视与公众的对话，希望通过这个新平台，让更多人理解基础科学对健康的意义。

“许多人问我为什么回来。其实很简单，”颜宁说，“这里有一片需要开拓的‘科学无人区’，有一个可以实现更大梦想的舞台，有一份为祖国生命科学发展贡献力量的切身责任。这种召唤，难以拒绝。”

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四、“科学偶像”的公众对话：她如何用微博成为千万人的“科学邻居”？

在实验室外，颜宁是一位活跃的“科学传播者”。她的微博拥有超过千万粉丝，在这里，她不仅是科学家，更是：

“学术圈吐槽者”

：风趣地分享科研日常的酸甜苦辣，打破科学家“不食人间烟火”的刻板印象。

“女性榜样”

：坦然讨论科研界的性别议题，鼓励更多女孩投身科学，她的存在本身就是一种强大的激励。

“文化观察者”

：从热播剧《欢乐颂》到社会新闻，她常以科学家的视角发表独特而理性的评论。

“导师”

：经常转发和点评有趣的科学问题，与年轻学子互动。

“科学不应该待在象牙塔里，”她说，“科学家有责任让公众理解科学在做什么，为什么重要，以及纳税人的钱用在了哪里。

沟通，是现代科学家的必修课。

”

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五、“颜宁式”科研与育人：自由、严格与浪漫的结合

在学生们眼中，颜宁的实验室文化独特而富有魅力：

“问题导向”的自由探索

：她给予学生极大的选题自由，鼓励他们追随重要的科学问题，而非仅仅追求热门方向或容易发论文的课题。

“极致严谨”的数据要求

：她对实验数据的质量和逻辑的严密性要求极高，任何结论都必须经得起最严格的推敲。“

漂亮的故事不如扎实的数据

。”

“科学是场冒险”的浪漫主义

：她将科研比作探险，享受发现未知的纯粹快乐，并将这份热情传递给团队。她常说：“在科学的海洋里，

好奇心是我们的罗盘，坚持是我们的帆

。”

她培养的众多博士生和博士后，已在世界一流研究机构成为独立领导，延续着她的科学风格。

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六、科学家的“分子美学”：把蛋白结构讲成一场宇宙级侦探剧

颜宁拥有将微观世界宏大叙事化的天赋。

讲结构生物学

，她比喻：“我们就像

分子世界的‘侦探’或‘导演’

。蛋白质是主角，它们身上带着实现生命功能的‘剧本’（基因编码）。我们的工作，就是用冷冻电镜这台‘超级摄影机’，给正在‘演戏’（行使其功能）的主角拍下超高分辨率的‘剧照’和‘动态影像’，从而反推出整部‘生命大戏’的剧情和演技关键。”

讲科研选择

，她说：“不要总想着去挤那些‘热门’的赛道。有时候，

看似冷门的方向，可能藏着最激动人心的风景

。葡萄糖转运蛋白研究了五十年没突破，我们做成了，就成了开辟新天地的人。”

金句频出

：“科学研究最大的魅力，就在于‘简单’与‘复杂’的辩证。我们研究的是构成生命最基本、最简单的元素（原子），但它们组合起来，却演绎出世界上最复杂、最瑰丽的交响乐——生命本身。”

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【特别篇章】深圳医学科学院：她的“第三次创业”梦想

颜宁正在全力投入的SMART，承载着她对未来的巨大设想：

“科学家主导”的治理结构

：仿照德国马普学会等模式，确保科研活动的自主性与创造性。

“跨学科汇聚”的研究模式

：打破传统学科壁垒，促进生物学、医学、化学、工程学、信息学的深度融合。

“0到1到N”的全链条设计

：从自由探索的基础研究，到面向需求的技术开发，再到高效的临床转化与产业合作，形成一个闭环创新生态系统。

“面向全球”的人才磁场

：以国际化的标准、充足的资源和自由的氛围，吸引世界顶尖科学家和青年才俊。

“我希望SMART能成为一个

‘梦工厂’

，”颜宁展望道，“在这里，最聪明的大脑可以不受束缚地探索生命奥秘，最疯狂的想法有机会被付诸实践，最终，那些纸上和实验室里的发现，能够真正走进病房和药房，守护千家万户的健康。”

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【颜宁的“未来生命科学”想象】：结构生物学将如何颠覆医学？

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“精准药物设计”成为常规

：基于关键药物靶点的高分辨率结构，利用人工智能快速设计出副作用更小、疗效更好的药物分子。

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“分子病理诊断”普及

：通过解析患者特定变异蛋白的结构，直接“看到”疾病的分子根源，实现真正的个性化医疗。

✅

“人工蛋白质”定制

：根据所需功能，从头设计自然界不存在的蛋白质，用于新型疗法、环保或材料领域。

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“细胞内部实时观测”

：技术进一步发展，或许能在接近天然的细胞环境下，实时观测大型蛋白质机器的组装与工作过程，动态理解生命。

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结语：一位“追结构的人”的无限游戏

“常被问：您如何保持对科研持续的热情与高产？”颜宁的办公室里，最醒目的装饰是各种蛋白质结构的3D打印模型，它们如现代雕塑般陈列。

“

因为科学是一场‘无限游戏’

。”她引用詹姆斯·卡斯的哲学概念解释道，“有限游戏以赢为目的，有明确终点；无限游戏以延续游戏本身为目的，边界不断扩展。科学研究就是最典型的无限游戏——每一个问题的解答，都通向更多、更深邃的问题。我们不是为了‘击败’某个难题而存在，而是为了永远保持对未知的好奇与探索，让这场理解生命的伟大游戏一直持续下去。这种永无止境的前沿，才是最让人着迷的。”

如今，她正以创始院长的身份，在深圳这片创新的热土上，开启她科学人生的新章节。从清华到普林斯顿，再到深圳，变的是舞台，不变的是她对科学本源问题那份纯粹而炽热的追问。

“我的人生理想很简单：

得天下英才而育之，探索生命奥秘，守护人类健康。

”颜宁说，“无论在哪里，做什么，都是围绕这个核心。我很庆幸，科学给了我如此广阔的天空，而时代和国家，给了我翱翔的翅膀与归巢的港湾。”

#科学导演互动#

如果你可以委托颜宁院士的团队，解析一个你非常好奇的、与日常生活或某种疾病相关的蛋白质结构，你最希望是哪一个？（例如：让人快乐的多巴胺受体、导致“鬼压床”的睡眠瘫痪相关蛋白、让辣椒产生灼烧感的TRPV1离子通道、与阿尔茨海默症相关的Tau蛋白纤维等）

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来源：蜗牛奇闻怪谈