揭示细胞外排磷酸盐机制，探索人体磷酸盐转运深层机密——Nature一作颜芮

今年8月，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心软物质与生物物理实验室SM10组特聘研究员姜道华团队，通过冷冻电镜单颗粒技术重构出磷酸盐转运蛋白XPR1处于不同构象的高分辨率结构，首次揭示了XPR1外排磷酸根离子的门控机制和SPX结构域的调控机制。相关研究成果以Human XPR1 structures reveal phosphate export mechanism为题，发表在《自然》（Nature）上。研究发现，XPR1的结构类似于转运蛋白，但采取新颖的类似于通道的门控机制外排磷酸根，不同于大多数转运蛋白采用的交替开放的转运机制。同时，该研究首次阐明了SPX结构域通过结合多磷酸肌醇调节XPR1的通量，提出了多磷酸肌醇感知和磷酸跟输出之间的耦合机制。上述成果对人体磷酸根稳态研究至关重要。

您和团队今年8月份在Nature上发表了一篇关于XPR1蛋白结构及其在磷酸盐出口中作用的文章，能和我们简单介绍一下文章和实验的思路吗？

颜芮：在获得该蛋白质样本后，我们将首先通过文献调研来掌握当前的研究动态，并深入探讨其生物学功能以及结构与功能之间的联系。我们所研究的蛋白质大多与药物开发和疾病治疗相关，目标是为人类健康做出贡献。实验流程将遵循标准的蛋白质研究方法，包括路径选择、基因构建、蛋白纯化、样品制备、数据分析以及功能验证等关键步骤。

那XPR1蛋白在人体内扮演的角色是怎样的呢？

颜芮：无机磷酸盐（Pi）是所有生物体必需的常量营养素，它参与了几乎所有的生物过程，包括物质合成、呼吸作用、光合作用、能量转换和信号传导等关键生理活动。生物体内的磷酸盐水平受到精细的调控，因为其含量的不足或过剩都可能引发疾病，例如心功能障碍、佝偻病、骨软化症和血管钙化等。XPR1是人体中已知的唯一负责磷酸盐外排的转运蛋白，其功能异常与人类神经系统疾病如原发性家族性脑钙化和肾范可尼综合征有关。

这篇文章中，您运用了包括冷冻电镜、基因克隆和蛋白表达、细胞培养、蛋白质纯化、蛋白免疫印迹在内的多种实验技术。在一系列过程中，哪一种技术/设备给您留下了最深刻的印象？

颜芮：我们的实验和操作都离不开先进的平台和仪器支持。在基因构建和提取阶段，我们主要依赖PCR仪，这是基础且至关重要的设备。接下来是离心机的使用，几乎所有实验都离不开离心步骤。离心机的稳定性、温度控制、转速和离心时间对我们实验的顺利进行至关重要。在这方面，瑞沃德品牌的离心机表现出色。

然而，我认为最便捷的设备是细胞计数仪。每次细胞传代和表达都需要精确控制细胞浓度。传统的细胞计数板操作不仅耗时，而且结果不够稳定。自从我们开始使用瑞沃德的细胞计数仪后，它能迅速且准确地提供细胞状态、数量和存活率等关键数据，极大地提高了我们的工作效率，并且结果直观易懂。

了解到您的实验室中用了很多瑞沃德的设备，您对于我们的整体印象是怎样的呢？

颜芮：瑞沃德的产品整体性能非常出色，尤其是我最近使用的冷冻离心机。我们之前使用的进口离心机最大转速仅为13000rpm，而瑞沃德的离心机最大转速可达到15800rpm，超过我们现有的进口设备，这让我感到非常惊喜。

在质量方面，目前我没有遇到任何重大问题，公司的售后服务也很到位，设备运行非常顺利。此外，我觉得瑞沃德的产品设计独具特色，外观以灰白色为主，既美观又实用。

那对于包括瑞沃德在内的国产设备品牌，您是怎么看待的？

颜芮：在价格方面，国产设备具有明显的竞争力，它们提供了高性价比的选择。此外，国产设备的交货时间相对较短，购买后能迅速收到所需设备，这与进口设备相比，后者往往需要较长的国际运输时间。国产设备在售后服务方面也做得非常好，任何问题都能得到及时响应、高效解决。

实际上，大多数国产设备在使用体验上与进口设备相差无几，甚至在某些情况下能够提供同等或更好的性能。因此，我们当然更倾向于支持国产设备，它们不仅能够满足我们的需求，还能促进国内产业的发展。

之前我们也采访过你们同课题组发Nature文章的武迪博士，大家对你们的导师姜道华教授的评价都很高。

颜芮：是的，我真的非常幸运能遇到现在的导师，姜老师除了带领我们拿到成绩，也很注重我们个人自身的成长。他会以老师的角度去告诉我们，从学生的自身出发，怎么做才能得到一个更好的结果。一开始来这个课题组的时候，因为每周都要开组会很烦恼，开了几次之后我就非常期待每周的组会了，姜老师会不厌其烦地逐页去分析和校正你的PPT，帮你捋逻辑，告诉你怎么处理会更好，我们就是在这个过程中慢慢地进步。

而且老师也非常强大，他可以同时把握我们课题组每一个人的课题和进度，重点抓得非常准，真的是非常厉害又负责的老师，非常感谢他。

那您是早就想好要从事科研，还是在后来的过程中被导师影响，一步一步走到现在的？

颜芮：我硕士学的是农业微生物，可以说跟结构蛋白毫不相关，操作基本都不会。硕士毕业后我没想要做科研，并不是我不爱做科研，而且当时的方向我实在不习惯，然后又没有一个明确的博士方向，我就没继续读了。毕业后去了微生物所做助理工程师，当时他们刚好招应届生，给了编制也解决北京户口就去了。中科院的学生素质会更偏向科研方向，在那个环境里觉得大家都好厉害，自己像菜鸟误入高端局，非常迷茫。呆了一年多，我就决定放弃了编制，来到了姜老师这边，也慢慢被老师的专业和人格魅力所打动，坚定地长久地选择了科研这条路。

在这个过程中，有什么特别艰难的时刻吗？又是怎么走过来的？

颜芮：其实所有的苦难都源于自己的能力不足。因为科研背景相差比较大，我当时到课题组的时候就是一个小白，很多东西包括软件操作也不会，要补充很多知识，做很多实验，老师也比较严格，对大家期望高，那时候压力就会比较大。但老师会给你时间，给你犯错误的机会，在这个过程中一点一点地成长起来。

摆正心态是一件非常重要的事情，对于我来说，想要做成这件事情，就不要管过程中的困难，不要去想别人怎么这么厉害、我怎么这么弱。要接受大家的背景和能力本来就不同，首先要接纳和认可自己，今天的自己比昨天的自己进步就好了。如果周围的人都和你差不多，那可能也不会有太多的进步。总会有人更强，那就向强者学习，遇强则强，这样的环境才能不知不觉地成长起来。

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