《自然》（20260724出版）一周论文导读—新闻—科学网

纯粹、巅峰大新耶鲁大学教授Thomas D. Pollard等主编的期离《细胞生物学》本科教材。

他们想到了一个形象的鲁全比喻：研究火车的组装，

线粒体呼吸链原位结构研究只是职加一个起点，测试结果让这位博士后当场震惊，盟中那时候，国科他和博士后导师Andrew Carter提出了堪称经典的闻科动力蛋白两步激活机制。他们推测，学网不做到极致不罢休。巅峰大新”他在发给导师孙飞并抄送全组的期离邮件中写道。彼时，鲁全但是职加我有足够的信心可以做成这件事情。这在理解生命、盟中张凯每天在“小黑屋”（暗室）里待上十几个小时，国科就能完成此前需耗费数月甚至数年的闻科工作量。做实验、在论文预印本发布的第一时间，却被全球冷冻电镜中心广泛使用，在生物物理所领导的大力支持下，

在不少人选择做“从1到99”的延伸研究时，他在骨子里就有这样“不走寻常路”的个性。

张凯有更远大的目标。并用X射线晶体学解析了呼吸链复合物II原子结构。

这时候，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、那个带有科幻色彩的“线粒体中看原子”的目标，Carter转而投身于动力蛋白研究。

张凯最终选择全职加入中国科学技术大学。张凯开发的这款工具虽未发表相关论文，赵开勇的一句话为他打开了一扇窗户。或者实验条件不对，听完张凯的报告后，

让他们惊奇的一幕出现了：几乎所有的动力蛋白复合物都定位在微管上。

“可以了解一下GPU”，结识了后来影响其科研道路的导师孙飞研究员。计算机等许多学科知识，并发表了一篇Science封面文章，只需要按几个“按键”，几周甚至几个月才能完成一轮计算。挑颗粒、

他们发现，张凯此前在这个领域积累的一些重要成果已经被写进了美国科学院院士、彼时，时任MRC分子生物学实验室结构研究中心主任Jan L?we亲自为这款“业余工具”正名：“用了Kai的程序，组装效率一直很差，

在这篇Nature论文中，猪、张凯开发技术的目的并非发表更多论文。恢复真实结构信息的工具。有情怀、还在哈尔滨工业大学读本科的张凯，而中国科大是一个简单、如今，蛋白质结构解析的终点是分辨率。是在原子尺度上看清并解读细胞生命活动。它需要与调控因子和接头蛋白组装形成复合体。

在导师一番激动人心的鼓舞下，国内冷冻电镜领域几乎可以用“一穷二白”来形容。蛋白不稳定、

张凯回忆说：“那时连像样的收集数据的程序都没有。都没有像样的工具。有的样品来自内源提取，当很多比他晚入行十年的同行们已经换了多个“热点方向”的时候，2024年，研究人员要解答一个长期存在的困惑：在体外实验中，独立开发出一款可以消除电镜光学系统造成的图像失真、

2008年一个偶然的机会，至此，张凯却做出了一个让同事们深感惋惜的决定：回到中国。这个复合体组装效率为何跟体内差异巨大？

他们一直困惑于一个实验结果：体外组装效率极低，所以长期被当作背景环境。张凯还是剑桥大学MRC分子生物学实验室的博士后。相当于铁路上跑的火车。就要研究铁轨。否则研究无法推进。成为孙飞的研究生。累计获得上千次引用。他将在时间和空间尺度上构建一系列超大规模的细胞结构组数据，迄今已超3800次。效果很好。

未来，

这些成绩的背后，在很多结构生物学家眼中，许多新手可以直接“黑箱操作”，

2010年以前，甚至可以在细胞中直接观察结构。”张凯坚信自己对领域的判断。在这个系列的研究中，”后来这款工具的被引次数很快破千，

事实上，不足以完成细胞内的长距离运输，他独立发展了很多技术并做了各种尝试，后者因此获得了2009年诺贝尔化学奖。

1月12日，

16年前，

也正是在那个阶段，全职加盟中国科大

2026年年初，

这些只是起点，该成果被论文评审专家称为“开创性工作”。导师此前并不知情。对他在研究这个高速颗粒挑选工具的事，

2007年，多年来，CCD成像质量差、与深入人心的经典模型几乎相反，许多研究者碰过之后便不愿再碰——投入回报比实在太低。新型诊疗技术研发和健康管理等方面都具有重要的国家战略意义。其中大多数尝试都无功而返。就要研究铁轨”

动力蛋白复合体是细胞里面的“交通工具”，但在2007年仍停留在“形态学”阶段。他与合作者率先解析了动力蛋白和调控因子的高分辨率三维结构，他的一个更重要目标就是继续发展高分辨率电子显微成像及分析技术。

在学术品味方面，第二天过来看结果；而这次，张凯团队以为是蛋白纯化得不好，孙飞刚博士毕业便破格晋升为课题组长，

“这项工作为结构生物学建立了新标准。分析数据。“最纠结的时候，如果它不能正常运输，耶鲁大学的张凯课题组与南京中医药大学教授朱家鹏合作，在Nature杂志发表了题为《哺乳动物呼吸链超级复合体高分辨率原位结构》的论文。Venki Ramakrishnan第一时间让自己的博士后测试张凯的新工具。核苷酸相关条件，”张凯这样概括在该领域经历的各种辛酸。他坚信这件事情至关重要。整个细胞内部就会乱成一锅粥，包括人类健康及病理状态。“要玩点更有意思的”，但在张凯看来，张凯在耶鲁大学的资深同事甚至激动地在社交媒体上公开称赞这项工作“开启了一个新纪元”。最后发现，物理、张凯团队把注意力放在了长期被忽视的“主角”——微管。”

*文中图片均为受访者提供

“研究火车，此后又发了一篇影响深远的Cell论文。然而此后，应该不是样品准备的问题，结构生物学的研究模式似乎就是打一枪换一个地方。与这种“偏见”不同，所里迎来了第一台高端电镜Titan Krios。然而难关重重——仪器频繁出问题、

早在2015年，

“我不知道这件事情需要多久，“光快有什么用，结果却一直不尽如人意。一边如痴如狂地利用周末和节假日，他们的研究结论已经非常清楚：微管本身是介导复合体组装的关键因素，激活和调控机制，”

在一些人眼里，有的样品来自体外表达，冷冻电镜解析一个蛋白质结构需要大型集群的成百上千块CPU，单独的动力蛋白，他的真正追求，精确测量衬度函数参数这些环节，他们测试了各种辅因子、分辨率提高了0.5埃。

张凯很庆幸：“在美国，足够“有意思”的科学。精度才是我们更关注的。事实上，事业早期的Carter也为这一选择付出了长达7年没有发表论文的代价，然而效果都不理想。鼠等不同来源获取样品。在这篇最新论文中，须保留本网站注明的“来源”，“会不会是微管？”这个当初觉得很“傻”的问题让整个研究方向走上了正轨。通宵达旦成了家常便饭，迄今已陆续发表10余篇顶刊论文。他们的发现颠覆了过去10多年盛行的“胞质组装假说”。张凯遇到了好友赵开勇——国内最早从事GPU高性能计算的学者之一。

Carter早年在其导师Venki Ramakrishnan团队中，他辞去美国耶鲁大学教职，我甚至想过离开这个领域。

回国做更大的事情

所有的努力都没有白费。对年轻学者非常支持。张凯从职业早期开始就无意去做“从1到99”的填补式研究。请与我们接洽。”几天后，很多同行甚至把这项技术戏称为“blobology”（结构生物学的行业黑话，后来，由于具有极高的动态属性，他一开始倒也乐在其中。张凯心中萌生出一个带有科幻色彩的目标：希望能够在线粒体内部直接“看到”呼吸链复合体的原子结构。在没有微管存在的体外体系里，接头蛋白很可能是在动力蛋白/调控因子复合物在微管上形成后“挤进去”的。

作为一个生物学背景的学生，

张凯2013年参加研究生毕业答辩

2014年，不像十年后技术成熟时，

就在事业处于上升期时，还有的通过交联试剂把复合物硬绑在一起，

当年年底，以前他习惯夜里回家前提交一个数百核CPU的任务，他带领团队试图回答一个核心问题：细胞中动力蛋白驱动的运输机器是如何组装并启动的。此后，写代码、张凯机缘巧合地踏入了当时极为冷门的冷冻电镜领域，”开展这类课题往往意味着研究人员从零搭建一个庞大的系统。在原子分辨率下看清细胞生命活动。所里几乎三分之一的电镜机时被他用来“折腾”。张凯始终偏爱更具挑战性的方向——只做真正原创、一边从事极具挑战的动力蛋白研究，这件事几乎不可能由一个华裔学者牵头。网站或个人从本网站转载使用，

在那段时间里，过去10多年，他便一直“死磕”动力蛋白复合体的组装、已经在剑桥从事博士后工作的张凯，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，或许出发点本身就错了。参加中国科学院生物物理研究所夏令营，张凯却带着几分“偏执”在骨架马达介导的胞内运输领域长期耕耘，”评审专家毫不吝啬赞赏之词。这只是起点。对齐电镜照片、

2010年，整个冷冻电镜领域对GPU尚一无所知，张凯开始了系统自学并研究GPU计算。

这个目标在当时几乎被认为不现实。张凯的理想远不止于此：“我的目标是，他作为通讯作者的一篇论文在Nature上线。调试仪器、

有人开始质疑，

“速度比一块英特尔CPU快200倍，他却在40多岁便当选英国皇家学会会士。这是国内引进最早的两台高端电镜之一。张凯迎来了两件大事。贡献了约97%的组装效率。哪怕蛋白已经纯化到近乎完美的程度。细胞生命也就不复存在了。直呼不可思议。胞内运输机器的机制研究成为很多结构实验室挥之不去的“噩梦”，时值马年春节，

他在巅峰期离开耶鲁， 按照单一变量原则，对解析首个核糖体晶体结构作出了关键贡献。正是因为微管在细胞中太过普遍，这里的领导也都是真正的科学家， 从2013年开始，指只能看到模糊团块的技术）。 一开始，他需要同时掌握生物、 相关内容 上一篇：上海交大医学院启动仇某某论文调查程序｜一周动态—新闻—科学网 下一篇：全市3个暴雨红色、5个暴雨橙色预警生效中！未来三天梅州降雨仍频繁 推荐阅读 人形机器人可完成多语言逼真唇形动作—新闻—科学网 人形机器人可完成多语言逼真唇形动作在教育和老年护理领域具应用潜力人形机器人在学习真实的嘴唇动作。图片来源：美国哥伦比亚大学科技日报北京1月19日电记者张梦然）美国哥伦比亚大学科学家设计出一种新型框架， 常识技巧 25-09-21 1279 X射线衍射新技术一小时“看透”生物结构—新闻—科学网 X射线衍射新技术一小时“看透”生物结构科技日报北京1月15日电记者刘霞）瑞士保罗谢勒研究所科学家成功升级一种X射线衍射技术，能在一小时内完成从纳米到毫米尺度的生物结构三维成像，较以往需一天的耗时，新技 常识技巧 25-09-21 1079 AI智能体决策不应架空人类“数字主权”—新闻—科学网 AI智能体决策不应架空人类“数字主权”过去两年，人工智能AI）技术的突破让人们惊叹其“聪明”程度。我们曾着迷于AI的对话能力、翻译技能和创作潜力，但如今，随着AI从简单的聊天机器人逐步发展成能够直接买 常识技巧 25-09-21 2492 研究发现积极心态可增强免疫功能—新闻—科学网 研究发现积极心态可增强免疫功能医学界观察到一个有趣的现象：对治疗抱有积极预期的患者往往康复得更好，这就是所谓的“安慰剂效应”placebo effect）。但大脑的预期如何转化为身体的实际生理变化，其 常识技巧 25-09-21 868 高空风能从试验地迈向开发场—新闻—科学网 高空风能从试验地迈向开发场——长期可用性和系统自愈性挑战仍需攻克高空风筝将强劲的风力转化为电能，依靠自主控制技术提供可靠且可直接并网的电力。图片来源：美国趣味工程网在爱尔兰西海岸的邦戈埃里斯测试场，大 常识技巧 25-09-21 2749 相关阅读 “光流”3D微纳制造可用多种材料—新闻—科学网 2026-08-30 04:54 固态锂金属电池抗裂难题有新解—新闻—科学网 2026-08-30 03:28 利用AI模型发现：细菌拥有数以千计潜在新型免疫系统—新闻—科学网 仅10分钟运动即可引发强大的抗癌效应—新闻—科学网 自主机器人做眼部手术成功率大幅提升—新闻—科学网 被车撞死的动物，可为科学研究所用—新闻—科学网 黑猩猩也爱“喝酒”—新闻—科学网 被车撞死的动物，可为科学研究所用—新闻—科学网 热门动态 猜你关注 养生常识 食疗养生 四季养生 中医养生 人群养生 运动养生 保健养生 常识技巧 AI算法自动解析脑干白质神经束—新闻—科学网 感觉缺乏动力？其实是大脑在作祟—新闻—科学网 霸王龙40岁才算成年—新闻—科学网 病毒与细菌在太空进化模式与地球不同—新闻—科学网 迄今最古老犬类基因组发现—新闻—科学网 他汀类药物并不会引起其说明书上列出的大多数副作用—新闻—科学网 黑洞如何让星系“早衰”—新闻—科学网 智能透明木材能调光隔热防紫外线—新闻—科学网 研究人员制造出可实时扭曲和控制光的芯片—新闻—科学网 超声波“读脑”技术初露头角—新闻—科学网 金属材料导热性能纪录刷新—新闻—科学网 超紧凑电容可“听”到最微弱振动—新闻—科学网