被施一公和颜宁夸出花的研究，得有多厉害？
7月5日，国际权威期刊《自然》在线发表了一篇题为《一个哺乳动物精子阳离子通道复合物的结构》的最新研究结果。
论文截图
本来嘛，学术成果的发表，大多都是“外行人看热闹，内行人看门道”，即便再厉害也很难出圈。但这项研究不一样。论文刚一发表，就获得了生物圈两大“流量红人”加持——施一公夸它是“一个充分彰显结构生物学魅力的突破性进展”；颜宁则称赞它的研究方法“有可能成为未来结构生物学的主流方法之一”。于是，这项研究以及论文作者吴建平，在文章发表后的几天内，迅速出圈……
凡是过往，皆为序章
吴建平的出圈，绝非偶然。
在此之前，他就已经是业内炙手可热的“新秀”——第二十二届清华大学研究生“学术新秀”获奖者、“颜宁教授高徒”、博士期间以第一作者身份在学术界三大顶级期刊CNS（Cell、Nature、Science）共发表6篇论文，拿到CNS大满贯……能取得这些成绩，吴建平把它归功为：厚积薄发。
吴建平
说起吴建平的科研路，其实并不是一帆风顺。尤其是在2012年左右，他以直博生的身份进入清华大学颜宁教授实验室的头两年。一进入实验室，吴建平就被安排到一位师姐身边，跟着她进行钠离子通道的结构研究。这是通道蛋白范畴中的一种，指的是一种能横跨质膜的亲水性通道。这种通道的主要作用，就是维持人体体液的平衡。
在人体的体液构成中，钾离子和钠离子是两种非常重要的成分。早在2003年，有关钾离子通道蛋白结构的研究已经获得了诺贝尔奖。但由于钠离子通道本身的特殊性，它的结构解析一直没有突破，实验室的人都希望能在钠离子通道上取得一个比较大的进展。
通道蛋白概述图
对于实验室的老人来说，用很多年去“打磨”一个实验成果，这在任何科研领域都是很正常的。但对于那时年轻气盛的吴建平来说，他始终觉得进度太慢了。尤其是看到国际上其他团队在钾离子通道结构研究上不断取得新进展，吴建平偶尔也会思考：同样都是通道蛋白，为什么非要和钠离子通道死磕？但吴建平师姐的心态却一直很稳。不管外界发生什么，该做实验做实验，该做记录做记录。而这种“稳”的态度也影响了吴建平。他开始停止抱怨，把心踏踏实实地放在当下的每一场实验里。
吴建平参加《最强大脑》录制
当然，吴建平也并没有只局限于这一个课题。2013年左右，一种冷冻电镜技术横空出世，这种技术可以和扫描电镜连接，直接观察超低温的液体、半液体等样品，不影响样品本身结构，对生物研究意义非常大。
看到了冷冻电镜技术在结构生物学领域的“甜头”，吴建平开始抓紧一切机会学习这种技术。很快，他就成了整个实验室里，最早懂这门技术的几个人之一。
而吴建平当年的“无心插柳”，大大帮助了此次有关哺乳动物精子通道的研究。
一条精子生命通道
吴建平把这次通过冷冻电镜平台发现的“通道”命名为CatSper。这种“通道”是一种分布在精子上的阳离子通道复合物，掌管着精子活性的生杀大权。
通常来说，成功授精要满足两个条件：找到卵子并顺利在卵子上“钻孔”进入。而这两件事，都和CatSper相关。因为CatSper可以直接影响精子的运动幅度、运动速度和穿卵能力等。它也一直被当成治疗男性不育以及开发新型非激素类避孕药的重要靶点。
荧光显微镜下的小鼠精子，CatSper分布于红色区段
CatSper很重要，但想了解它的构成却很难。因为CatSper本质上是一种离子通道，而这类离子通道除了有负责运输离子的核心成分外，还有很多辅助性的组成成分。如果不能搞清楚这些成分，很难真正推进下一步研究。
而这个时候，摆在吴建平面前的一大难题就是：纯化实验小鼠CatSper复合体蛋白。
传统结构生物学在研究一个蛋白质时，常用的方法是把它的基因导入到细胞内，然后在细胞里表达出这个蛋白质。但鉴于CatSper成分复杂，很难获取完整的CatSper蛋白，吴建平最后决定，从精子细胞本身入手，直接从实验小鼠的精子里提取到了现成的CatSper蛋白，这才揭开了CatSper的“真面目”。
CatSper整体冷冻电镜结构
通过吴建平的观察，CatSper是一个至少拥有14个组成部分的超级复合物。而成果中最颠覆的一点是，CatSper中存在转运蛋白。而在以前的研究里，人们默认类似于CatSper这种“通道”内只含有通道蛋白。目前，不孕不育已经成为一个全球公共卫生问题。而根据《2017年我国卫生健康事业发展统计公报》，我国育龄夫妇中的不孕不育发生率已经达到15.5%左右。
“21世纪是生物的世纪”。此时，决定哺乳动物精子活性的重要成分CatSper被揭开面纱，对后续研究的推进来讲意义重大。也难怪施一公和颜宁都要为吴建平的这一发现激动应援了。
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