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第二届树兰医学青年奖获奖者:张令强教授

2016-02-25



[教育和科研经历]


            张令强(1976.9.29 — ),分子与细胞生物学专家。生于江苏省沛县。2003年毕业于军事医学科学院细胞生物学专业。现任该院放射与辐射医学研究所研究员。他主持了多个蛋白质泛素化修饰领域的课题研究,在HECT类泛素连接酶的调控机制、底物鉴定及基于泛素化降解调控的骨质疏松症治疗方向做出了系列贡献,他还揭示了重要抑癌蛋白PTEN和p53稳定性与活性的调控新机制,这些研究为骨质疏松症和肿瘤的防治提供了科学依据和技术创新。他作为第一和通讯作者发表SCI论文54篇,作为第一完成人获得北京市科学技术一等奖、中华医学会科技二等奖,曾获国家杰出青年基金、中国青年科技奖、中国科协求是杰出青年奖、贝时璋青年生物物理学家奖,入选科技北京百名领军人才和全军学科拔尖人才。



[主要学术贡献]


       张令强研究员从事蛋白质泛素化修饰与人类疾病的基础研究,作为通讯与共同通讯作者在Nature Cell Biology、Nature Medicine、Nature Communications、EMBO Journal等著名刊物发表系列论文。2007年获中国青年科技奖、入选北京市科技新星,2008年入选总后勤部科技新星,2011年获国家杰出青年基金、中国科协求是杰出青年奖、贝时璋青年生物物理学家奖,2012年入选总后勤部科技银星,被评为总后优秀地方大学生干部标兵,2014年入选军队学科拔尖人才、科技北京百名领军人才。兼任中国细胞生物学会、中国生物物理学会理事。主要学术成就如下:
       1,在国际上率先揭示HECT类泛素连接酶存在两种重要的激活机制,即(1)特异性辅激活因子结合、促进底物募集,(2)Neddylation共价修饰激活。

       2,发现了以哺乳动物Smurf1和酵母Rsp5为代表的以形成硫酯键中间体为特征的一类新的Neddylation连接酶,重新界定了分类标准。

       3,发现了一个特异抑制骨形成的蛋白CKIP-1,并通过与香港同行的合作,研发了特异靶向成骨细胞的siRNA递送系统,通过靶向沉默CKIP-1表达,可阻止成骨蛋白降解、促进骨形成、治疗骨质疏松症,建立了通过调节泛素化降解治疗骨质疏松症的新途径。

       4,揭示了重要抑癌蛋白PTEN和p53的稳定性及活性调控新机制,鉴定了维持PTEN稳定性的去泛素化酶OTUD3和选择性调控p53活性的调控分子Apak、MPG等,它们共同控制了细胞的稳态。



[心路历程]


       收到获得第二届树兰奖青年奖的通知,感到自豪,感谢所有评审专家的认可与鼓励,感谢郑树森院士、李兰娟院士两位前辈,感谢树兰基金会的老师们!这份荣誉不是给我个人的,而是给我带领的整个科研团队的,我将其视为对我们青年科研人员的一份鞭策与激励。
       我出生在江苏沛县、汉高祖刘邦的家乡,长在山东梁山、水浒传故事的发生地,自小有一种英雄情结,希望长大后能够做个顶天立地的英雄,17岁那年高考成绩不理想,没有如愿进入第一志愿的学校,但也很幸运地来到了第二志愿学校—位于海滨的美丽学府烟台大学,那时候烟台大学建校还不到十年,新学校、新气象,我记得那时候我就读的生物化学系很多老师都是北大清华援建的老师,那也是我平生第一次见到大海。在大三的暑假准备考研时,一位从山东大学硕士毕业到烟台大学工作的年轻老师给我写了一封推荐信,我揣着这封推荐信到济南找到了我日后的硕士导师徐誉泰教授,徐老师是我人生转折的第一位恩师,他如慈父般让人感觉到温暖,笑容可掬,特别为学生考虑,在我攻读硕士期间,徐老师还有济南的很多老师、学友们给了我家一般的温暖,能够成为山东大学的研究生,是我的骄傲。徐老师是北京大学的本科生,在我硕士二年级开始不久,有一天徐老师找到我,推荐我到他的母校北京大学进修、完成我的硕士课题,这个机会让我感到意外的惊喜,它改变了我的命运,我从1998年11月到2000年5月有幸在北大生命科学学院唐建国教授的实验室学习,徐老师的大学同学陈雅惠老师安排了我的科研课题、带着我学习引物设计、PCR扩增、DNA电泳、质粒载体构建、基因表达、蛋白质电泳等技术,那些是我最初学到的分子生物学技术,陈老师给了我母亲般的温暖,她让我这个外地的进修生在北京漂泊学习的日子里充满了斗志和动力,我依然记忆犹新那些四季变换的日子里贫寒却开心的时光,生物楼225房间留下了我难忘的记忆,凌晨时分北京电台的零点乐话节目带给我那么多的快乐,常常一边听着收音机里的音乐,一边加着班做实验,还有周末骑着自行车从北京大学到白石桥的北京图书馆(现在的国家图书馆)读文献,在那里可以看到Nature、Science、Cell这些顶级杂志,看到喜欢的文章,复印出来,装订成册带回学校细读,至今我还保留着一些当年查阅的文献资料,那是我最初学会阅读英文文献的记忆。
        2000年我考入军事医学科学院攻读博士,师从贺福初教授,这是我的另一位恩师,如果说徐誉泰教授给我提供了到北大进修学习的机会改变了我的视野和机遇的话,贺福初教授真正把我带进科研的殿堂,把我托举到一个学术高地,把我培养成同龄人中进步较快的青年科学家,没有贺教授的指引与教诲,就没有我今天取得的学术业绩。正是贺教授的带领,我在军事医学科学院学习工作的15年,成为我人生发展最快、收获最多的15年。能够获得树兰奖青年奖,也得益于贺教授的提名推荐。
        2000年进入导师的实验室时,正值人类基因组计划进入收尾阶段,彼时我们实验室也在开展人胎肝基因测序及新基因功能研究,我负责的是一个名为CKIP-1的基因的功能研究,历经4年半时间,完成了我的第一篇研究论文,发表在分子生物学领域著名刊物EMBO Journal,这篇论文揭示了CKIP-1对转录因子AP-1的调控作用以及在细胞凋亡条件下它的功能变化。2005年我晋升为副研究员,一边继续研究CKIP-1的功能,一边协助导师指导实验室的研究生课题,到2008年,我们在CKIP-1研究上取得新的突破,我们发现CKIP-1的一个重要功能是结合并激活泛素连接酶Smurf1,降解Smad1/5,阻断BMP-Smad信号转导,抑制骨形成,CKIP-1基因敲除小鼠则表现为骨量上升、骨形成加快,这是国际上首次利用敲除小鼠模型揭示CKIP-1的生理功能,在机制的探索中,我们发现CKIP-1特异结合Smurf1底物结合结构域—两个WW结构域的连接区,这一结合促进了与底物的亲和力,而CKIP-1结合的关键位点只特异存在于Smurf1,这使得CKIP-1只会激活Smurf1,而不会激活Smurf2等其他分子,如果CKIP-1不与Smurf1结合,Smurf1就表现为低活性。这些结果清晰地揭示了Smurf1作为调控骨形成的泛素连接酶、其活性是如何被激活的,这在Smurf1所代表的HECT类泛素连接酶研究领域算是一个突破性进展,一个酶只有被它特异识别的辅激活因子结合才能被打开活性,这就提示我们仿佛找到了一把开启Smurf1活性的钥匙。这一工作因为其创新性和重要性,发表在Nature Cell Biology,我与贺教授是这篇文章的共同通讯作者,我全程设计并指导了两个研究生的工作,回想起来,这篇论文带给我很多的喜悦与感受,这也是军事医学科学院第一篇Nature Cell Biology。从这个课题的研究开始,我算是大张旗鼓地做起了泛素化修饰的研究,从此开始了系统深入研究泛素连接酶与去泛素化酶的征程,也成为我作为独立PI的研究方向。2008年我破格晋升研究员,这篇NCB论文的两位杰出的第一作者也先后获得全军优秀博士论文、北京市优秀博士论文(其中一位还获得了全国优博提名奖),他们凭借出色的表现得到了去德国做博士后的机会,其中一位后来在德国又发表了Cell。能够与优秀的导师和优秀的研究生一起共事,是我的荣幸。我个人也在科研的历练中逐渐成长。
       2009年我协助贺教授指导的另一个工作也发表在Nature Cell Biology,这是一篇关于抑癌蛋白p53如何选择性调控细胞凋亡的论文。到2011年,我们又在EMBO Journal杂志发表论文报道了Smurf1如何被灭活,从而将打开Smurf1活性以及关掉Smurf1活性的机制都揭示了出来,与此同时,我们还鉴定了多个Smurf1的作用底物,揭示了它面对不同底物如何选择性识别的机制,这些工作逐步形成了一个系统性而非单一性的工作。2008年秋天,一个偶然的机会,我认识了香港中文大学的秦岭教授和时为他助手的张戈博士,我们在北京开了一个小范围的交流座谈,彼此报告了各自实验室的工作,我讲了CKIP-1激活Smurf1抑制骨形成的NCB文章,他们介绍了他们在骨研究方向的优势与平台资源,我们发现彼此优势互补、合作空间很大,于是共同提出针对CKIP-1进行骨质疏松症治疗的应用基础研究,在随后的几年时间,我们经过友好合作,共同设计了靶向CKIP-1的siRNA、研发了特异识别成骨细胞的核酸递送系统,建立了通过基因沉默技术促进骨形成、治疗骨质疏松症的新途径,这不同于当前以对抗骨吸收为主的治疗思路,为解决已丢失骨量难以补回的医学难题提供了重要的科学依据。张戈后来到了香港浸会大学,成为那里的教授,我们的合作依然在继续,又开发了特异性更好、细胞通透性也更好的新一代的核酸递送系统,靶向敲低CKIP-1表达,更加安全有效地治疗骨质疏松症,这些实验在大鼠上取得了很好的结果。我们的合作论文先后于2012年、2015年发表在Nature Medicine,并且得到了Nature Medicine、Nature Reviews Rheumatology、Nature Reviews Endocrinology等杂志的评述。这些工作连同2008年的NCB论文一道,形成了从发现靶点的生理功能、到开展靶向性骨病治疗的系统工作。
        2011年夏天,我通过了国家杰青的评审,以35岁的年龄获得国家杰青,我倍感骄傲与使命光荣,我有了更多的自信与更多的机会去挑战更高难度的科学命题,那时我开始思考如何继续拓宽我的研究方向,泛素化修饰是一种可逆的修饰,泛素化修饰的蛋白常常被认为送到蛋白酶体降解了,而大量重要功能的蛋白需要维持一定水平则需要去泛素化修饰以阻止不必要的降解,抑癌蛋白PTEN就是一个这样的分子,它如同机体内的警察,需要一定的本底水平维持机体稳态,有证据表明,如果PTEN蛋白水平下降20%,就会大大增加乳腺癌的发生风险,这表明体内一定有一种机制去除PTEN的泛素化、维持其稳定性,而其中的关键分子一直不清楚。我决定开展去泛素化酶的研究,从PTEN的研究入手,积累资源和经验,至2015年我们已有了阶段性突破,我们在Nature Cell Biology发表的论文报道了PTEN的去泛素化酶及其抑制乳腺癌发生发展的重要功能。
       回首过往,我深深地感恩我的两位恩师以及其他给予我无私帮助的师长、同事、朋友们,深深地感恩那些爱我的人对我的支持,感谢我团队的学生们为艰辛的科研付出的心血,我也为自己拼搏的青春岁月感到无悔。我也感到一点遗憾,没有出过国,缺少留学经历,没有与国外科学大师学习的机会,也因为没有出过国,更加珍惜自己手中的光阴与机遇,珍惜学术界给予我的每一个荣誉与鼓励。在即将跨入不惑之年之时,我能够获得树兰医学奖青年奖的崇高荣誉,除了感谢,就是奋进、奋进、再奋进!



[代表性著作]





[获奖者张令强教授风采]





[提名人]