关于“饶毅教授质疑裴钢院士”

昨天,学术界震动,著名科学家饶毅教授一口气举报“三位大咖”学术不端,饶毅教授回复说:这封信并没有发出去,是他写的一篇草稿。这个回复也证实了这封信内容确是出于饶毅教授。

无疑。

我一直很钦佩饶毅老师,很欣赏他在科学界所做的一些事情,包括创办《知识分子》和在转基因科普方面所做的努力。在这封信的最后,他给基金委提了三点建议,实名举报了三位科研工作者涉嫌学术造假。我非常欣赏饶毅的这种魄力,也非常支持相关部门对举报的真实性进行核实,严惩造假者。本来我可以做一个旁观者,静观事态发展。但饶毅老师对上海生化细胞所裴钢老师造假的指控内容让人实在不能信服。

 

裴钢,1953年12月11日出生于辽宁省沈阳市,细胞生物学家,中国科学院院士、发展中国家科学院院士,同济大学校长。1970年裴钢参加工作。1978年进入沈阳药科大学学习,先后获得学士、硕士学位;1991年获得美国北卡罗莱纳州立大学博士学位;1992年至1995年在美国杜克大学进行博士后研究;1995年3月回国,并担任中国科学院/德国马普学会青年科学家小组组长;1996年获国家杰出青年科学基金;1999年当选为中国科学院院士;2000年至2007年担任中国科学院上海生命科学研究院院长;2007年8月起担任同济大学校长。裴钢主要从事细胞信号转导及其调控机理的研究。

怀疑一个人学术造假,首先讲究的是证据。比如图片造假,或者数据重复,又或者有确切实验证据证明数据无法重复等。那饶毅老师的证据是什么呢?“众所周知GPCR需要七重跨膜区域才有功能,裴钢号称只要5重跨膜,而且居然两个GPCRs都是这样的”。很难相信,这样的话居然出自饶毅之笔。

因为我不是研究GPCR的,所以对其了解并不是很多。我知道GPCR有七重跨膜,但我不知道GPCR必须拥有全部的七重跨膜才有功能。所以饶毅老师的指控是建立在有大量实验证据证明GPCR只要缺了一个跨膜段就没有功能的基础之上。于是我就尝试检索了一些文献,可惜由于时间和能力有限,并没有找到一篇相关文献。真的希望有GPCR研究相关领域的同仁能给予指导。但不管怎样,目前饶毅老师也没有给出确凿证据,也没有任何人给出文献或实验数据支持饶毅老师的说法。毕竟很多伟大的发现都违反先前的“众所周知”。既然这样,不如我们先来看看裴钢老师的这篇文章讲了什么。

在此之前,我先大体介绍一下GPCR的结构。G蛋白偶联受体是一种七次跨膜蛋白受体,其C末端和连接第5和第6个跨膜螺旋的胞内区都有G蛋白的结合位点。当胞外配体与GPCR结合后会引起GPCR构象改变,从而使得G蛋白与GPCR胞内区结合引起下游信号。

GPCRs是一个非常大的家族,有近千种GPCRs基因,在多种生命过程中发挥重要作用。裴钢老师的研究工作主要关注了CCR5和CXCR4这两种趋化因子受体。他们在克隆CCR5的时候意外得到一个缺失一段的基因,缺失的部分包括TM1、ICL1、TM2和ECL1,最终得到了5次跨膜的部分缺失的CCR5(mCCR5)。当他们把全长和mCCR5转入不表达CCR5的HEK293细胞中,发现全长和mCCR5都可以结合配体RANTES并产生趋化功能。另外CXCR4进行相同的删除突变后也可以结合配体SDF-1a并产生趋化功能。所以文章最客观的结论应该是CCR5和CXCR4缺失TM1、ICL1、TM2和ECL1后依然可以结合相应配体RANTES或SDF-1a并发挥功能。那么如何来证明这个结论是否正确呢?最直接的就是重复实验。文章中的实验实际上非常简单,很容易重复。一重复就知道结论是否正确。如果得到同样的结论,造假之说不攻自破。如果重复不出来,那么再去讨论是主观作假还是实验设计漏洞。

在没有直接实验数据的前提下,我们是否可以先根据已有的文献去推演一下缺失了TM1、ICL1、TM2和ECL1的GPCR是否有可能能够在特定配体的结合下发挥功能。于是我就检索了一些相关文献,和大家分享。得益于结构生物学的发展,CCR5和CXCR4和配体结合的晶体结构已经被解析出来。因为我对结构生物学的分析工具不是很在行,所以就没有详细分析原始结构,我们可以根据文章中给出的图做一些简单的分析。

从结构来看CCL5 (即RANTES)的b1-strand和CCR5的ECL2 (绿色)相互作用,CCL5的30s-loop与CCR5的ECL3和深处的5-7跨膜段(红色)相互作用,同时CCL5也与N端区域相互作用。我们可以看到TM1、ECL1和TM2与配体并没有明显的相互作用。CXCR4与vMIP-II的相互作用也没有明显依赖TM1、ECL1和TM2。所以,当删除TM1、ICL1、TM2和ECL1后,是有可能不影响CCR5和CXCR4与配体结合的。

既然删除上述部分是有可能不影响GPCRs与特定配体结合,那么会不会影响配体结合后的构想变化呢?对构想变化的研究比较难,这里就不得不提到领域大牛Brian K. Kobilka(2012年诺贝尔化学奖)的一篇精彩的文章啦。

b2AR是一种GPCR,在结合配体后TM2中的M82有明显的化学位移变化,而TM1中的M36无明显变化。TM5中的M215和TM6中M279在结合配体后也有明显的化学位移变化,说明配体结合导致了TM5和TM6的构象变化。在这个GPCR中TM2明显参与了配体结合,而TM1可能在配体结合和构象变化过程中的作用不明显。

另外一项基于double electron-electron resonance(DEER) spectroscopy研究发现,GPCR rhodopsin的TM1、TM2、TM7在激活后没有明显的构象变化。

所以说,GPCRs作为一大家族,不同的GPCR功能对不同区域的依赖是有很大差异的。更别说同一个GPCR可以结合不同配体产生不同的反应了,对不同区域的需求对于不同配体也不尽相同。从GPCR的角度来讲,整个信号无非就是配体结合导致构象变化,引起包内段与G蛋白结合。缺掉一部分也许这一切也能发生。那进化上为什么CCR5和CXCR4是7次跨膜而不是5次呢?这也许只是进化的历史原因,存在并不一定必须有用;又也许在配体区分过程中发挥作用(纯属猜测,欢迎吐槽)

所以说,删掉TM1、ICL1、TM2和ECL1的CCR5和CXCR4能否发挥功能呢?我觉得不是“众所周知”的不可能。在1999年,也许这是个研究GPCRs的一个不错的尝试。至于结论是否正确,还待更有力的证据摆出。

参考资料

1. Kun Ling et. al., PNAS, 1999

2. watcut.uwaterloo.ca/webnotes/Pharmacology/GPCRs.html

3. Yi Zheng et. al., Immunity, 2017

4. Aashish Manglik and BrainKobilka, Current Opinion in Cell Biology, 2014

5. Rie Nygaard et. al., Cell, 2013

PS: 由于本人能力有限,如有错误欢迎指正。作者并不站队,也非常敬佩两位前辈。只是希望大家能回归理性,尊重科学。

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