分析DNA序列　揭開生命之源——中國科學(xué)院院士、生物學(xué)家張春霆

張春霆院士生性謙和，從不張揚，和善的面孔時常帶著微笑，給人一種溫文爾雅、謙虛和藹的感覺。不過，在謙遜平和的外表下，他有一顆對學(xué)術(shù)躬耕不輟的心。他系統(tǒng)地開創(chuàng)了DNA序列分析中的幾何學(xué)研究途徑，建立了DNA序列的Z曲線理論，在基因識別、分子進化和DNA序列的長程關(guān)聯(lián)等研究中得到了越來越廣泛的應(yīng)用；提出了一系列蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測的新算法，提高了預(yù)測精度并對國際上有關(guān)的研究產(chǎn)生了推動作用。1995年10月，張春霆當選為中國科學(xué)院院士。此外，他還是意大利國際理論物理研究中心境外會員，成為理論分子生物學(xué)領(lǐng)域獲此殊榮的第一名中國學(xué)者。

張春霆，1936年9月出生于山東煙臺，與復(fù)旦大學(xué)有著不解之緣。他的青年時光都是在復(fù)旦度過的，是名副其實的老復(fù)旦了。1957年，他考入復(fù)旦大學(xué)物理系，專攻理論物理，1961年畢業(yè)后留校繼續(xù)攻讀研究生。1965年畢業(yè)時，正值文化大革命開始，他被迫下放工廠、農(nóng)村長達15年之久。1979年，他通過教育部出國人員考試，被派往法國國家科學(xué)院理論物理研究中心，進修計算物理學(xué)，1981年回國。1984年5月，他調(diào)入天津大學(xué)物理系工作。

近10年來，張春霆獨辟蹊徑，成功地將物理學(xué)知識引入到分子生物學(xué)領(lǐng)域中來，在理論分子生物學(xué)研究方面作出了突出的貢獻。理論分子生物學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科，在世界范圍內(nèi)處于剛剛起步的階段。該學(xué)科運用物理學(xué)和數(shù)學(xué)的理論及方法研究生物大分子，如蛋白質(zhì)和核酸等，從理論上深入闡明其結(jié)構(gòu)和生物功能，并研究生物大分子運動的動力學(xué)過程及其與其生物功能的關(guān)系等。這種理論研究和分子生物學(xué)的實驗研究是相輔相成的，對于研究生命現(xiàn)象的分子運動規(guī)律具有十分重要的意義，而且對醫(yī)、農(nóng)、工和國防實踐都有著潛在的重要作用。

在這一國際生命科學(xué)中最前沿的課題研究中，張春霆所取得的兩項主要成果填補了國內(nèi)的空白。其一是系統(tǒng)地開創(chuàng)了DNA序列分析中的幾何學(xué)研究途徑，得出了關(guān)于天然蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性與密碼子的選用之間存在著強關(guān)聯(lián)等的重要結(jié)論。他提出的顯示和分析DNA序列的Z曲線理論與方法，首次將計算幾何學(xué)和微分幾何學(xué)引入到DNA序列分析中來。這種嶄新的研究方法將成為遺傳、分子進化學(xué)和DNA指紋學(xué)等研究中的一項新工具，具有廣泛的應(yīng)用前景。利用計算機圖形學(xué)技術(shù)，可將任一DNA序列以三維空間曲線形式顯示于計算機的屏幕之上。通過對Z曲線的觀察和數(shù)學(xué)研究，可用這一新穎的觀點來分析DNA序列，開辟了一個嶄新的研究領(lǐng)域，可望發(fā)展成一門新的交叉學(xué)科。其二是在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類的預(yù)測研究中取得了世界領(lǐng)先性的成果。張春霆發(fā)展了一系列新的預(yù)測方法，將預(yù)測的準確度從75%提高到95%以上，這是迄今為止世界上在這個領(lǐng)域里的最好結(jié)果。這對于進一步預(yù)測蛋白質(zhì)的二級和三級結(jié)構(gòu)是非常有用的。該項研究還顯示，蛋白質(zhì)的總體結(jié)構(gòu)信息（如其結(jié)構(gòu)類），基本上由其一級結(jié)構(gòu)的總體信息（如氨基酸組成）所決定。以上系統(tǒng)的研究成果，對于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究具有重要的科學(xué)意義。

此外，張春霆提出了三項非常有效的方法來預(yù)測HIV蛋白酶對蛋白質(zhì)的剪切活性部位，這些方法已經(jīng)成為美國普強研究所用于尋找治療艾滋病有效藥物的強有力的工具。進而，他還提出一種非常精妙絕倫的理論來解釋細胞內(nèi)微管蛋白質(zhì)裝配過程的內(nèi)部運動機制，用于闡明新發(fā)現(xiàn)的抗癌藥物紫杉醇的抗癌作用機理。該項成果被有關(guān)專家認為“非常重要”，“代表了本領(lǐng)域的最新進展”。

（裴增雨）