从一个武器装备存放地变成世界著名的“科学多边形” 

格勒诺布尔（Grenoble）位于法国东南部的罗纳—阿尔卑斯大区，是大文豪司汤达（Stendhal）的故乡，也是继巴黎之后的第二大工业和科教中心，号称“法国硅谷”。它依山傍水，登高可远眺欧洲的第一高峰—阿尔卑斯山白雪皑皑的勃朗峰（海拔4810米），山脚下两条滔滔河流在城市西北交汇。两条河流相夹的一个面积250公顷的半岛，一直“默默无闻”地充当着当地的武器装备库。

 

 

 

 

路易·奈尔（Louis Neel）是法国著名的物理学家。1956年，他倡议和负责在格勒诺布尔筹建了原子能研究中心CENG并亲自任主任。1967年，他和德国物理学家鲁道夫·穆斯堡尔（Rudolf Ludwig Mossbauer）联名发起建立劳厄-朗之万研究所（ILL）（拥有第一个基于反应堆和加速器的高通量中子源）。路易·奈尔因他对固体物理学中有重要应用的反铁磁性和铁氧体磁性基础研究成果和发现获得了1970年诺贝尔物理奖。1971年，路易·奈尔又创建了法德合作的国家强磁场研究中心（SNCI）。此后，这座半岛便被骄傲地称作“科学多边形”（Polygone Scientifique）。这里既没有居民区，也没有商业区，却逐渐汇聚了众多欧洲及世界闻名的科研机构和高新技术企业，共计上万余名科研工作者和技术人员。格勒诺布尔最终成为法国重要的综合研究中心，与路易·奈尔多年的努力密切相关。

 

四个强者的联合—结构生物学联合体PSB的建立

2002年11月，四大国际顶尖科研机构和企业“珠联璧合”地聚集在这两河间芳草萋萋的半岛之上，签署成立了格勒诺布尔结构生物学联合体PSB（Partnership for Structural Biology）。联合体旨在同心协力，创建卓越优化的结构生物学中心，提供以生物医学为目的的蛋白质样品生产的技术平台，开展欧洲及全球范围内蛋白质结构和功能的研发。直至今日，它仍是全世界独一无二的结构生物学中心。

这四大组织分别是：欧洲同步辐射装置 ESRF（European Synchrotron Radiation Facility）；劳厄·朗之万研究所 ILL（Institute Laue Langevin）；欧洲分子生物学实验室 EMBL（European Molecular Biology Laboratory）和让·皮埃尔·埃贝尔结构生物学实验室 IBS（Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel）。

 

 

 

“科学多边形”集中致力于新能源、健康医学和信息技术3大领域的发展。其中结构生物学是一门研究生物大分子结构和功能的新兴学科，特别是细胞中蛋白质—生命重要的大分子，细胞功能的执行者—的三维结构和生物功能，以及它们彼此间的关系和相互作用，为未来医学的药物设计、基因修饰、疫苗研制、人工蛋白质的构建等奠定基础。在过去的二十年中，“人类基因组计划 HGP（Human Genome Plan）”已经完成了大规模基因组测序，现在的任务则是解析这些海量的序列信息中编码的蛋白质基因的功能，甚至每一个蛋白质和蛋白质复合体的结构和功能。因为基因只给出了一个线性的序列，一个脱氧核苷酸的序列，是一个间接的信息；而要知道更进一步的信息，则必须测定蛋白质。顺序决定结构，结构决定功能。而基因虽然经过转录，翻译成蛋白质，但只有在经过磷酸化、糖基化、甲基化等修饰、蛋白质降解、折叠、多复合体重组等机制之后，才能最后形成有功能的单位。

PSB拥有先进的解析蛋白质三维结构的技术：蛋白质克隆和生产平台、结晶自动化设备、核磁共振、质谱测定术等，将努力建立起蛋白质的表达体系，进行高流量蛋白质的结晶分析，以研究和创造与人类健康相关的蛋白质，其中某些是科学家们从未涉猎过的。欧洲同步辐射光源 ESRF和世界最高通量的中子源 ILL则为结构生物学的开展提供了最强有力而且唯一的工具。但是若想在超显微镜下或冷冻电子显微镜下“领略”蛋白质的真实面目之前，必须对蛋白质进行大规模的收集、筛选和结晶，PSB承担着这项既艰巨又精细的工作。

 

1. 筛选蛋白质：根据基础研究和应用医学的需要，进行蛋白质筛选。

2. 蛋白质表达：为核磁共振和中子源提供经过同位素分离后的蛋白质样品。

3. 质量检测：纯化蛋白质，然后进行严格的质检分析。

4. 结晶：纯化的蛋白质排列在结晶板上，进行自动扫描后制备单晶体。

5. 蛋白质结构和动力：高质量单晶体通过X射线和中子结晶技术即可显示蛋白质的三维结构。对于溶液状态的蛋白质，可选用核磁共振。

 

PSB的技术平台

（1）蛋白质优化技术平台

　 • RoBioMol: 高通量克隆

　 • Esprit: 疑难蛋白质表达

　 • Eukaryotic: 细胞表达

　 • 中子源和核磁共振研究的标签平台

　 • 表面等离子共振

　 • 质谱检测、蛋白质序列分析、核磁共振质量控制

（2）高分辨率研究技术平台 

　 • 高通量结晶

　 • 中子散射

　 • X射线数据收集

　 • Cryobench：低温工作台

　 • 高场强核磁共振

（3）超分子结构研究技术平台 

　 • 电子显微镜

　 • SAXS/SANS

　 • 超速离心法

 

PSB与企业和大学的联合

PSB联合大科学装置与相关研究机构及企业，形成科学研究与产品研发的“一条龙”体系，更有5个国际型制药公司倾力加盟：美国瑞辉Pfizer、美国应用科学技术公司Astex technology、英国葛兰素史克Glaxo-SmithKline、韦纳尔制药Vernal、法国安万特公司Aventis，共同为人类的健康努力。

2004年6月，PSB和格勒诺贝尔约瑟夫·傅立叶大学 UJF（Universite Joseph Fourier de Grenoble）共同出资6百万欧元在“科学多边形”半岛上修建 CIBB（Carl-Ivar Branden Building）大楼。2006年1月，CIBB正式投入使用。大楼共分4层，使用面积3688平米。它是PSB和分子与结构病毒学研究所 IVMS（Institute of Molecular and Structural Virology）共享的科研基地。大楼以瑞典物理、化学、结构生物学家卡尔·布兰登（Carl-Ivar Branden, 1934-2004）的名字命名。卡尔·布兰登是资深的蛋白质晶体学家，他发现了醇脱氢酶结构，完善了生物学基本概念。

处在同一个大楼的PSB和IVMS合作更加紧密，PSB受益于IVMS在细胞生物学，病毒工作的专业知识，以及与地方机构之间的联系。而IVMS有了正在运行的结构生物学研究设施。 

 

 

 

格勒诺布尔—伊泽尔大工业园

CIBB大楼2007年起，法国政府以“科学多边形”为中心，开发周边的瓦萨（Voiron）、克霍勒（Crolles）、克莱（Claix）地区，共同创建格勒诺布尔—伊泽尔大工业园，以推动先进科学和技术的发展。

 

 

国家级的综合研究中心

在这个“科学多边形”中，除了法国国家科学研究中心CNRS、法国原子能署 CEA的基地、格勒诺贝尔约瑟夫·傅立叶大学UJF和上述四大组织外，还有著名的欧洲纳米生物技术中心Minatec、意大利和法国汤姆逊半导体公司的合资企业STMicroelectronique、梅里埃生物中心BioMerieux、爱立信移动通信ST-Ericsson、施奈德电器集团Schneider Electric和西门子公司Simens等。“科学多边形”逐渐成为法国国家级的综合研究中心。

 

 

高能所科研处 中国科学院大科学装置办公室 资料来自http://www.psb-grenoble.eu/