華人化学家

用生物有機這把鑰匙開啟生命之門–劉鴻文(Hung-wen Liu)教授

化學家專訪作為chem-station的獨創版塊,得到了很多化學家的支持。在這裡筆者真心感謝這些無私的,平易近人的,從一開始就支持我們的化學家們。

這回我們採訪了董广彬老師推薦的同是德州大奧斯汀分校(University of Texas at Austin)從事生物有機化學研究的華人化學家劉鴻文(Hung-wen Liu)教授

筆者第一次發郵件邀請劉老師為我們chem-station做專訪的時候,因為素未謀面,而且劉老師是業界大牛,在nature,PNAS等著名雜誌上發表了200多篇論文,所以心中挺忐忑的。但是劉老師真的十分nice,第一封回復郵件中就坦言最近實在特別忙,但是會盡量抽時間,可能需要花2-3周。之後,在2周沒到的時間里,劉老師就寫好了專訪內容,其實劉老師坦言在美國多年,很少寫中文。但是從下面劉老師的專訪內容中,我想大家都會有這種感覺–劉老師的文筆真的太出色了,而且回答的內容特別真實動人。作為筆者,真心被劉老師這種平易近人,專注認真的態度所折服,在這裡衷心感謝劉老師對chem-station的支持!

 

以下是劉老師的專訪內容。

您為什麼要從事化學研究?

我的志趣在於文史,但在我求學的年代,數理工程被公認為男生的必然出路。基於社會的壓力與家人的期望,在髙中升大學時選擇了化學為我的專業。因為我的數學根底甚差,所以化學是可能選項中唯一可以考慮的。我對化學的不排斥,和我高中化學老師教導的生動有趣也有關係。進入大學後,遇到了兩位學有專精又諄諄善誘的有機老師才讓我對化學產生了真正的興趣。我的博士論文導師(中西香爾教授)以及我博士後的指導教授(Professor Chris Walsh) 更帶領我進入生物有機的領域,讓我看到生物體系的奧妙和化學變化的無窮。雖然在這領域中工作了多年,我仍舊興趣盎然。命運的安排是十分奇妙的,我深感幸運,能走上化學研究的道路。

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Chris Walsh教授(左)和中西香爾教授(右)(圖片出自google)

 

如果不從事化學,還有什麼想做的?為什麼?

如果不從事化學,我會想從事史學研究的工作。我希望藉由查考文明的興衰,朝代的更替,來了解人類歷史不斷重演的根由。並從中學習歷史與人的本性、行為、和前途之間的關係。

 

現在在做哪方面的研究? 另外, 準備在這塊如何展開?

我研究工作的重點是在基本分子層面上深入探討一些生命現象的化學本質,以及應用對化學生物反應機制的研究去解決現代醫學中所面臨的一些實際問題。近年研究的主題著重於以下四個方面:

  • 研究多種酵素催化特殊反應的機制

我們對酵素傕化的特殊反應有濃厚的興趣。因為天然物的組成中存在著許多複雜的結構,所以研究天然物的生物合成(biosynthesis)是發現新反應的最好途徑。兩個具代表性的例子:一是在研究 3,6-去氧醣生物合成中發現維生素B6 直接參與了單電子轉移的氧化還原反應;一是在研究 spinosyn 生物合成中發現了第一個單單催化[4+2]-環加成反應的酵素。

 

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spinosyn 生物合成中發現了第一個單單催化[4+2]-環加成反應的酵素 ( 圖片來自劉教授研究室主頁)

  • 探討自由基在酵素催化反應中扮演的角色

許多重要的酵素催化反應都涉及自由基中間產物的生成,由於自由基是極為活潑的分子,穩定性甚差。這種稍縱即逝的特性,使得在複雜的生物體系中檢測自由基生成的研究成為高難度的挑戰。研究在催化過程中會生成自由基中間產物的酵素反應,不但可以促進了我們對酵素反應多樣性和多變性的認識,更能擴展我們對自由基在催化反應中扮演角色的了解。

  • 研發以反應機制為設計基礎的酵素抑制物

我們對一系列具有重要臨床治療意義的酵素催化反應系統做了綜合深入的研究,並致力於合成開發以反應機制為設計基礎的抑制物來調控酵素催化反應。我的研究小組針對多種對病原菌生命週期有重大影響的酵素設計並合成出一系列的氟化抑制物,如能通過進一步的改進檢測,這些化合物可能可以發展成為有實用價值的臨床藥物。通過對抑制效用的研究,我們也對這些酵素的催化機制進行了更深入的探討。

  • 應用基因工程技術創製新抗生素的研究

由於多年來抗生素被濫用,大量致病細菌逐漸對臨床常用抗生素產生耐藥性,所以研究開發新一代能夠有效抑制耐藥病菌的抗生素成為生命科學界熱門的研究專題之一。我們也致力於以基因工程技術來改變抗生素生物合成的研究,特別是在研究巨環抗生素中糖基的生物合成上取得了一些成果。這些抗生素中的糖基,多具有獨特的化學結構,是其母體巨環內酯呈現生物活性所不可缺少的組成部分。我們在多年研究工作中,成功地分離及克隆了多個與這些糖基的生物合成相關的基因簇,並且確定和提純了這些基因所編碼的蛋白產物,進而對這些非尋常醣類形成的途徑與機制做了深入的探討。在此基礎上,我們成功地重組了一系列抗生素糖基生物合成的基因簇,並從攜帶這些重組基因簇的菌株中分離出多個含有新型糖基結構的巨環內酯化合物。

 

如果能和歷史上的某一個人共進晚餐的話,您最希望是誰?為什麼?

如果這某一位歷史人物必須是一位科學家,我會選擇牛頓。牛頓不但是古典力學和光學之父,他也是一位著名的神學家。他的研究讓我們對宇宙運行的規律有了突破性的了解。他雖然名重士林,卻又虛懷若谷。他的名言「倘若我看的比人遠,那是因為我站在巨人的肩膀上」,讓我們看到一位科研者在真理前的謙卑。「不畏浮雲遮望眼,只緣身在最髙層」,我們所以能夠看到遠處,都是因為有先行者打造的基礎,使我們能站在髙處。所以在學術研究中,我們的成果若能成為別人的墊脚石,就是我們的貢獻了。如果能和牛頓共進晚餐,我希望能聽聽他對科研與信仰的看法,他在遇到瓶頸時如何找到出路,他如何指導帶領他的學生,他一生最有成就感的事,還有他是否有當時想做而沒有機會去做的事。

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艾薩克 牛頓(圖片出自: 維基百科)

 

您最後一次在實驗室做實驗室什麼時候?做的是什麼實驗?

我最後一次在實驗室做實驗已是多年前的事了。我記得應該是我當助理教授第三年的時候,那時因教學與寫研究計劃的工作繁重,不得不放棄在實驗室中工作。我的學生也不希望看到我在實驗室中工作,使他們感到有壓力。我做的最後一個實驗很可能是合成一個去氧糖的分子。其實我自認動手能力不差,但多年沒有練習,也許已生銹了,而且新的儀器都不會操作了。

 

當你擱淺在了一個荒島上,怎樣的書與音樂是必須的?只能說一樣

我的選擇可能與大部分的人不一樣。如果身邊可以有一本書,我希望有一本聖經。如果能聽到音樂,我希望耳中充滿了讚美的詩歌。在無人荒島上的日子是寂寞的,是令人焦慮的。我們很容易就陷入愁苦,憤怒,失望,自憐的境況。身為一個有信仰的人,我深信讀聖經能給我極大的安慰與平安。聖經上説:「你們得救在乎歸回安息,你們得力在乎平靜安穩」。此與古人所說的「行至水窮處,坐看雲起時」,有相似之處,可以成為我們在危難中的幫助。

 

下一次您推薦我們採訪誰。(此問題回答僅限華人化學家)

我推薦你們訪問劉平華教授。劉教授現仼教於波士頓大學,他是一位非常優秀的科研工作者,他的專業是生物有機化學。

 

筆者後記

在整理好劉老師的回答后,筆者了解到劉老師現為美國科學促進會與日本科學促進會會員,同時也是美國微生物科學院成員以及几个知名大学如香港科技大學咨詢委員等職位。並且于2008年被選為台灣中央研究院生科組院士。劉老師曾獲美國化學學會的重量級獎項(參照獲獎經歷)。同時,他還擔任ACS期刊Org. Lett.的副主編。就是這樣一位業界大牛,能夠這麼毫無架子的,這麼認真地回復筆者的提問。在此,再次感謝劉老師對chem-station的支持。

 

劉鴻文教授簡歷

B.S. Tunghai University(Taiwan)
M.A. Columbia University
M. Phil. Columbia University
Ph.D. Columbia University
NIEHS Postdoctoral Fellow, Massachusetts Institute of Technology

 

 

獲獎經歷(年份順序)

Camille & Henry Dreyfus Grant for Distinguished New Faculty in Chemistry (1984)
American Cancer Society Junior Faculty Research Award (1985)
Eli Lilly Life Science Young Investigator Award (1985)
NIH Research Career Development Award (1990-5)

Horace S. Isbell Award, American Chemical Society, Division of Carbohydrate Chemistry (1993)
National Institute of General Medical Sciences MERIT Award (1999)
Distinguished McKnight University Professor, University of Minnesota (1999)
Honorary Professor of Chemistry, University of Hong Kong (2001-2007)

American Association for the Advancement of Science Fellow (2005)
American Academy of Microbiology Fellow (2006)
Japan Society for the Promotion of Science Fellow (2006)

Nakanishi Prize, American Chemical Society, Division of Organic Chemistry (2007)
Repligen Award in Chemistry of Biological Processes, American Chemical Society, Division of Biological Chemistry (2008)
Elected Academician of Academia Sinica (2008)

Tunghai University Distinguished Alumni Award (2008), Honorary Professor (2011)
Honorary Professor, National Tsing Hua University, Taiwan (2011)
A. I. Scott Medal for Excellence in Biological Chemistry Research (2011)
American Chemical Society Fellow (2014)
Arthur C. Cope Scholars Award, American Chemical Society (2014)

 

相關鏈接

劉鴻文教授實驗室主頁

台灣中央研究院生科組院士資料

東海大學傑出校友-劉鴻文

 

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京都大学药学博士,现某化学企业小职员,化学空间员工副代表,网页小编&翻译。
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