2019年4月29日，2018年度未來女科學家計劃入選者名單出爐，未來女科學家計劃致力於發現和培養處於博士或博士後研究階段、從事基礎科學或生命科學領域研究，具有較強科研能力和發展潛力的女科技工作者。
今天我們就來聊聊其中入圍的白蕊，這位國產的90後科學家在小小的年紀就已經做出了卓越的成就，可以說未來不可限量，我們一起來看看她究竟做出了什麼樣的成就吧。
興趣可以說永遠是最好的老師，1992年出生的白蕊被高中生物學老師講授的生物學知識所影響，自此對生物學十分痴迷，白蕊由此考上了武漢大學生命科學學院生物學基地班。2015年9月，憑藉專業排名第一的優異成績，白蕊更是被保送到了清華大學生命科學學院，師從施一公教授。施一公教授在對冷凍電鏡的研究方面可以說是全球超一流的科學家。
而憑藉著自己的努力與在生物學方面的天賦，進入施一公教授實驗室不到半年，白蕊就成為了課題組的骨幹成員，從此踏上了研究剪接體結構與機理的徵途。
剪接體是指進行RNA剪接時形成的多組分複合物，主要是由小分子的核RNA和蛋白質組成。RNA是指核糖核酸，存在於生物細胞以及部分病毒、類病毒中的遺傳信息載體。一直以來，對剪接體的結構解析是分子生物學裡最熱門的研究之一，然而剪接體具有高度複雜的結構，其結構解析的難度普遍認為高於RNA聚合酶和核糖體，從而令眾多科學家望而卻步。
施一公團隊在剪接體研究上是領先於全世界的，2015年8月21日，著名期刊《科學》刊登了施一公研究組關於剪接體分子結構和機理研究的論文《3.6埃的酵母剪接體結構》和《前體信使RNA剪接的結構基礎》。該項突破性的進展被科學界評論為「中國科學家近幾十年來對科學的最重大的貢獻之一」。
其中RNA是DNA到蛋白質之間的重要媒介，而遺傳信息從DNA轉移到RNA之後，通過進行無效信息的「剪斷」與有效信息的重新「拼接」，最終實現真核生物基因表達調控的目的，這叫做RNA剪接。RNA剪接就是從DNA模板鏈轉錄出的最初轉錄產物中除去內含子，並將外顯子連接起來形成一個連續的RNA分子的過程。
RNA剪接普遍存在於真核生物中，隨著物種的進化，含有內含子的基因數量增加，發生RNA剪接的頻率也相應增高，使得一個基因編碼多個蛋白質成為可能，極大的豐富了真核生物蛋白質的多樣性。
RNA剪接可糾正某些基因的移碼突變，是有機體應付有害突變的一種手段。還可為某些基因轉錄產物構建或刪除起始密碼子或終止密碼子，以控制基因的翻譯。能以增減核苷酸的方式擴充遺傳信息。
據了解，人類35%的遺傳紊亂及多種癌症均與某些基因的錯誤剪接、剪接體蛋白組分的突變及剪接體的錯誤調控有關，剪接體催化過程中結構的嚴重缺失使剪接體成為了亟待解決的課題之一。
由於剪接體的高度動態性，RNA剪接的清晰結構和複雜機理遲遲沒有被攻克，被公認為是結構生物學的世界級難題。
2013年由於冷凍電鏡技術的突破，證實冷凍電鏡可以用於解析重要小分子的結構，這可以說為剪接體結構解析提供了技術支持。冷凍電鏡是用於掃描電鏡的超低溫冷凍制樣及傳輸技術，可實現直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。
在對RNA剪接的研究中，白蕊意識到，從細胞內源直接提取的剪接體多是構象相對穩定的狀態，而剪接體的瞬變狀態對理解RNA剪接的分子機制更為重要。
所以白蕊決定轉向研究瞬變狀態的剪接體結構。因為處於瞬變狀態的剪接體豐度極低，也很不穩定，無法直接從細胞中分離出來，所以從事這方面研究的科學家很少，也基本上沒有什麼專業文獻可供參考。因而對瞬變狀態的剪接體結構研究被結構生物學領域內的同行們認為是全面解析剪接體功能的一大瓶頸。
兩個月內白蕊閱讀了大量的文獻，白蕊發現可以通過在細胞內改造某些RNA剪接過程中的關鍵蛋白，使得剪接體在細胞內被阻隔在某些特定狀態，便於突破剪接體領域的瓶頸。然而，新的問題又來了——在細胞內過表達這些關鍵蛋白的失活體，細胞不能正常生長了。
所以白蕊開始尋找既不會影響細胞生長又能將剪接體阻礙在某種瞬變狀態的關鍵蛋白失活體。經過了多次實驗，白蕊終於解決了這個關鍵問題，首次成功解析了世界上被認為難以捕捉的瞬變狀態剪接體post-catalytic spliceosome(催化後剪接體)，並以第一作者的身份在美國《細胞》雜誌上發表了該重大成果。
這項發現在領域內引起了不小的轟動，並為該領域長達數年的猜想與爭論提供了最有效的證據。白蕊開始在全球科學界嶄露頭角，要知道，92年出生的她那個時候才24歲左右。
後來，在導師施一公的鼓勵下，白蕊又向世界級難題——分子量最大的剪接體pre-B complex近原子解析度的三維結構發起挑戰。
Pre-B complex具有更高度的動態性，挑戰更大。世界上從未有課題組捕獲並解析過該狀態的剪接體。但白蕊表示：清華人要解就解世界級難題！
之前從未有人成功，那就是之前的實驗方法存在著缺陷，所以白蕊一直在思考更好的實驗方法，在經過不斷研究之後，白蕊創新性地改變了以往的提純方法，並且根據該複合物的特點，敏銳地更換了實驗步驟中的一些試劑，因此大大提高了樣品的穩定性。
這些關鍵細節的改變，使得白蕊和她帶領的團隊首次解析了世界上最大、最複雜、最難獲得穩定樣品的pre-B complex近原子解析度的三維結構。
釀酒酵母預催化剪接體前體和預催化剪接體的三維結構
這篇論文解析的pre-B complex結構是目前世界上已解析的唯一一個同時包含五種核糖核蛋白（snRNP）剪接體結構，它由68個蛋白和6條RNA組成。在該結構中，首次觀察到了剪接體組裝早期U1 snRNP對5』剪接位點的識別，以及五種核糖核蛋白之間的相互作用界面。與此同時，論文還報導了處於pre-B complex之後的另一個完全組裝的剪接體，即預催化剪接體B complex的高解析度三維結構。
釀酒酵母預剪接體三維結構的預測與剪接體組裝並激活的模型
該重大成果發表在美國《科學》雜誌上。《科學》是美國科學促進會出版的一份學術期刊，為全世界最權威的學術期刊之一。《科學》是發表最好的原始研究論文、以及綜述和分析當前研究和科學政策的同行評議的期刊之一。
文章發表後，領域內的科學家們驚嘆白蕊所做出的研究成果，許多學者紛紛寫信表示祝賀並詢問細節，審稿人更是將該結構評價為史上最重要、最振奮人心的剪接體結構之一。
我們都知道，完整的剪接過程主要分為8種不同的狀態：預催化剪接體的前體（pre-B），預催化剪接體（B），活化複合物（Bact），催化活化複合物（B*），催化步驟I複合物 （C），催化步驟II活化複合物（C*），催化後剪接體（P）和內含子套索剪接體（ILS）。
施一公研究組解析的酵母剪接體結構匯總
8種狀態之間差距甚大，只有把這8種狀態的結構都研究透了，才能從分子層面去理解RNA剪接的工作原理。
2015年，通過單粒子冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）分析確定剪接體的第一個近原子解析度結構，報導了來自S. pombe的ILS複合物。從那時起，已經闡明了13種冷凍-EM結構，大部分解析度在3.3和5.8之間，科學家已經闡明了來自釀酒酵母的組裝剪接體的七種不同狀態，人類剪接體的7種不同狀態的11種這樣的結構。在剪接體的八種已知功能狀態中，僅B *複合物在結構上保持未表徵。
所以發現B *複合物的結構就尤為重要，而白蕊則成功發現了B *複合物的結構，2019年3月14日，白蕊在Cell發表了題為「Structures of the Catalytically Activated Yeast Spliceosome Reveal the Mechanism of Branching」的研究論文，該研究得到了釀酒酵母的兩種不同前mRNA上組裝了B *複合物，並確定了四種不同B *複合物的冷凍EM結構，總解析度為2.9-3.8。
早在2019年1月，白蕊參與發表的「Structural basis of Notch recognition by human γ-secretase」研究論文，就報告了人類γ-分泌酶與Notch片段的複合物的冷凍電子顯微鏡結構，解析度為2.7。 Notch的跨膜螺旋被PS1的三個跨膜結構域包圍，並且Notch片段的羧基末端β-鏈形成β-摺疊，其在細胞內側具有兩個底物誘導的PS1的β-鏈。 雜合β-摺疊的形成對於底物裂解是必需的，其發生在Notch跨膜螺旋的羧基末端。 PS1在底物結合後經歷明顯的構象重排。 這些特徵揭示了Notch識別的結構基礎，並且對γ-分泌酶對澱粉樣蛋白前體蛋白的募集具有意義。
來自釀酒酵母的催化活化的剪接體（B *複合物）的冷凍電子顯微鏡結構
自此，完整的剪接過程8種狀態結構都被我們掌握，完成了剪接催化過程中幾個主要步驟的最後一塊拼圖。可以說，白蕊在對RNA剪接的研究中做出了眾多的開創性工作。據不完全統計，白蕊迄今已經發表頂尖科研論文8篇，其中5篇發表於美國《科學》期刊，2篇發表於美國《細胞》期刊，其中以共同第一作者身份發表文章6篇，2篇排位第一，引用次數累計373次。
而且，白蕊可以說是全國產的科學家，並沒有海外留學經歷。白蕊的27年人生可謂傳奇，還沒有博士畢業就在2018年入選中國科協2018年未來女科學家計劃，正常的碩博連讀需要5.5~8年的時間，而她僅用了4年時間提前畢業，並且獲得清華大學特等獎，四年的研究生時間內完成了8篇頂級期刊論文，且提前得到西湖大學博士後的職位
在RNA剪接的研究道路上，90後的白蕊將會取得更多的成就，而她的研究成果也將幫助人類進一步攻克遺傳基因性疾病、部分癌症，讓人類對於基因的認識進一步加深，對於基因研究具有重要的促進作用。
讓我們為擁有這樣的一位年輕科學家加油，祝福她在學術道路上越來越遠。