出炉!柴继杰&周俭民获2023未来科学大奖生命科学奖|北京故宫10月举行颁奖典礼

获奖人：柴继杰 周俭民

获奖理由：为发现抗病小体并阐明其结构和在抗植物病虫害中的功能做出的了开创性工作。

2019年，清华大学柴继杰团队、中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民团队和清华大学王宏伟团队在该领域取得重大突破性进展，发现了首个“抗病小体”，基于结构、生化、遗传和功能多重数据, 首次完成了植物NLR蛋白复合物组装、结构和功能分析, 从而揭示了抗病蛋白管控和激活的核心分子机制。

加拿大英属哥伦比亚大学教授李昕等人专文评述，“该研究是植物免疫研究的里程碑事件”。国际植物抗病研究权威科学家美国科学院院士Jeffery Dangl和英国皇家学会会员、美国科学院外籍院士Jonathan Jones对这一重大突破性成果给予高度评价：“首个抗病小体的发现，为植物如何控制细胞死亡和免疫提供了线索，打开了多个开拓性研究方向”。

里程碑事件背后是柴继杰团队和周俭民团队十几年来长期探索。自2004年成立实验室以来，柴继杰就开始进行理想植物抗病蛋白繁重的筛选工作，在抗病蛋白大量表达、高质量纯化和体外重组等方面积累了大量经验。2013年底，柴继杰团队成功表达了ZAR1抗病蛋白，但后续结晶实验不理想和激活实验不成功。2015年，柴继杰揭示了NAIP-NLRC4炎症小体中NLRC4蛋白诱导自激活的分子机制，NLRC4自抑制与激活研究为抗病小体的解析提供了思路。

“诱饵模型”的提出也为该研究提速，周俭民团队在2015年发现：植物利用特殊的“诱饵”PBL2和RKS1蛋白，感知AvrAC的活动并将信息传递给植物抗病蛋白ZAR1，迅速激活免疫反应，清除细菌。另一个经典的诱饵模型是番茄丝氨酸/苏氨酸激酶Pto。

经过多年协作攻关，凭借王宏伟团队冷冻电镜技术加持，他们得到了失活态、中间态、激活态三种高分辨率图像。发现尿苷酰化的PBL2UMP作为配体，结合ZAR1-RKS1复合物后，诱导ZAR1-NB结构域的构象变化, 促进ADP释放, 进入中间状态; 中间状态的ZAR1结合ATP后诱发ZAR1寡聚结构域暴露, 致使ZAR1-RKS1-PBL2UMP形成轮状五聚体免疫抗病小体。该抗病小体的分子量约为900 kDa。

周俭民，现为中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员，主要关注植物识别不同的病原微生物并激活免疫反应的分子机理以及阐明致病蛋白在宿主细胞内的生化功能。

周俭民等人后续的研究表明，抗病小体会在膜上形成穿孔，从而使钙离子流入并触发防御反应。

值得注意的是，ZAR1蛋白为N端带有CC（螺旋卷曲)结构域的类型基因，简称CNL（CC-NB- LRR），而另一类N端为TIR结构域的NLR基因—TNL（TIR-BB-LRR），是否也通过类似CNL蛋白的方式介导免疫信号目前尚不清楚。相比CNL，TNL的作用机制更为复杂。TNL的N端TIR结构域具有NAD＋水解酶活性（NADase）。该活性被认为用以产生第二信使信号，激活下游的EDS1、NRG1等免疫通路。柴继杰团队后续在TIR防御亦有相关成果产出。

传统抗病分子育种存在育种周期长，抗普窄，赶不上病虫变异的速度等问题，抗病小体结构和功能的发现有助于精准设计抗病蛋白，更方便获得抗病性，也有助于减轻粮食安全威胁和保护生态环境。

与传统的研究人员不同，柴继杰直到28岁才开始接触生物学，从造纸工人到国际著名结构生物学家、植物免疫学家，他的科研之路走得并不是一帆风顺。他博士后期间的导师施一公曾表示，“继杰在我那前两年......他不明白他在做什么......他付出比别人大得多的努力，当然他也很有灵气”。柴继杰认为，好奇心和兴趣是坚持科研的源动力。只有发自内心地想要认识自然界的规律和现象，才能做好科研。（源于：知识分子）

  往届生命科学奖获奖人盘点

2016年至今，未来科学大奖已评选出27位获奖者，获得了科学和社会领域的广泛认可，其中生命科学奖共计13位。他们分别是：

卢煜明（Yuk-Ming Dennis Lo）

施一公

李家洋

袁隆平

张启发

邵峰

张亭栋

王振义

袁国勇（Kwok-Yung Yuen）

裴伟士（Joseph Sriyal Malik Peiris）

李文辉

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