编者按：“中国科学院院长特别奖”是中国科学院对在学研究生的最高奖励。获此殊荣的研究生应学业优异，在学期间取得具有重要学术价值的科研成果，或在理论上有较重要的创新和发展，或在技术上有较大的突破并获得显著的经济效益和社会效益，或在其他方面作出重要贡献。2023年度，中国科学院共评选出“院长特别奖”80名。其中，中国科学院大学（以下简称“国科大”）学籍研究生60名。本期，一起来看看国科大2018级微生物学专业硕博连读生黄坤的科研故事。

“科研嘛，要么上书架，要么上货架。”这是国科大2018级微生物学专业硕博连读生黄坤曾看到的一句话。

“话糙理不糙。书架上是知识，人们通过知识认识世界；货架上是产品，人们利用产品改造世界。”在黄坤看来，科研的意义在于研究的结果能否发现或更新知识、构建或更正理论、制造或升级有用的产品。

她认为，想清楚自己做研究的意义，是科研最关键的一步。做有意义的科研，将这份意义化为信念能帮助大家克服研究过程中遇到的困难和艰辛。

秉承这份信念，黄坤师从国科大博士生导师、中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员张余，开展植物特有的RNA聚合酶的结构和转录机制等相关研究。

黄坤

挑战“教科书级别”难题

被称为“细胞CPU”的RNA聚合酶，在高等生物中仅有5种，Pol Ⅰ、Pol Ⅱ和Pol Ⅲ在动物植物中均保守，而Pol Ⅳ和Pol V则为植物所特有。

在这当中，Pol Ⅰ、Pol Ⅱ和Pol Ⅲ已被国外学者解析，并曾获诺贝尔化学奖。由于Pol Ⅳ在植物组织中的丰度极低，要提出足够纯的样品，极其困难。

2015年，当时年仅33岁的张余海外归国，来到中国科学院分子植物科学卓越创新中心，组建起实验室和团队，向这个“教科书级别”难题发起挑战。

2018年，读研的黄坤也加进了这一团队。“一直感恩有机会和能力从事科学研究，而这也意味着要带着责任，去做有意义的研究。”她提到，“如果能够取得突破，那很可能会被写进生物书里。”

即使难度大，黄坤也想去挑战。她用了半年时间学习实验技术，后将3年时间几乎用在了这个课题上。

在一次次啃“硬骨头”的过程中，黄坤得到了导师张余、王佳伟以及团队学长学姐的共同帮助。终于在2021年，她和团队获得了高质量的纯化Pol Ⅳ样品；在浙江大学教授冯钰的协助下，顺利完成冷冻电镜下Pol Ⅳ的结构解析。

团队克服了低丰度超大蛋白质复合物的制备瓶颈，首次揭示了真核生物第四个多亚基RNA聚合酶的三维构造，阐明了两种RNA聚合酶Pol Ⅳ和RDR2协作转录的独特分子机制，回答了RdDM途径中双链RNA如何合成的科学问题。

这一研究，拓展了真核生物RNA聚合酶结构和功能的多样性。相关成果以“Pol Ⅳ and RDR2: A two-RNA-polymerase machine that produces double-stranded RNA”为题发表于Science，黄坤为共同第一作者（排名第一）。

植物细胞世界中RNA合成机制的一扇新大门，就这样被打开了。

Pol Ⅳ-RDR2的三维结构以及二者协作合成双链RNA的机制

脸皮厚一点

一开始由于羞于提问和交流，黄坤便遇到了麻烦。

刚进入实验室时，黄坤总觉得不好意思打扰别人问问题，想靠自己解决。“但那时候，我各方面经验都很缺乏，常常不能解决问题，反而把问题弄得更复杂，直到发现自己实在无法解决了再扭捏地去求助人。”她说道。

学姐告诉她，“大家都是从什么都不懂过来的，你遇到的问题我们也遇到过，犯过的‘傻’我们也犯过，所以你不要不好意思，多问问别人没有任何损失。”

导师张余也经常鼓励她，“你去问实验室其他同学科研问题或经验，大家一定非常乐意解答和分享的。其他人不懂的你也可以来问我，一定不要自己闷着头干。”

黄坤很感激当时学姐和老师的提醒和鼓励。当她“厚着脸皮”尝试提问后发现，大家都很乐意分享经验，在交流中常常还能收获一些做实验的小技巧。这不仅能帮助自己解决问题，还能最大程度避免实验过程中会走的弯路。“合理的前提下，脸皮厚一点能减少很多不必要的自我内耗。”黄坤分享道。

在这样的氛围中，黄坤不断精进科研，继续挑战。

张余在指导黄坤继代实验细胞

合作与互助

独木难成林，学术合作一直是推动科研创新的重要方式。

“我的研究能够取得阶段性成果，离不开大家的合作与帮助。好的合作可以互补优势，提高研究效率和质量。合作伙伴的专业知识或经验，更能帮助更快地解决问题，推动研究进展。”黄坤深有体会。

她所在的团队，在Pol IV和Pol V蛋白获取环节踌躇不前好几年，转机出现在导师张余和王佳伟的一次交流。

王佳伟建议尝试用植物的悬浮细胞系获取蛋白，但张余团队并没有植物遗传操作方面的经验，于是他们一拍即合展开合作。

随后，黄坤在王佳伟团队学长高健的帮助下，完成转基因细胞系的构建；在张余的指导下建立起基于植物悬浮细胞的蛋白纯化方法；获得蛋白后，与学长武霄仙和学长方城力合作，完成冷冻电镜相关的实验并解析了蛋白结构；在王佳伟和其团队副研究员周川苗的指导下完成了拟南芥相关实验；与学长徐洲更合作完成了生信相关实验......

黄坤（左一）与伙伴处理实验材料

继2021年团队相关成果发表于Science后，2023年团队又以“A cryo-EM structure of KTF1-bound polymerase V transcription elongation complex”为题发表于 Nature Communications ，黄坤为共同第一作者（排名第二）。

该研究报道了包含KTF1的Pol V转录延伸复合物的高分辨率冷冻电镜结构，为Pol V的转录特征提供了结构解释，也为进一步研究Pol V转录延伸偶联的DNA甲基化过程提供了基础。

Pol V-KTF1转录延伸复合物的冷冻电镜密度图和三维结构

黄坤忍不住说，“我由衷感谢大家总是无私地给予分享和帮助，感谢张余老师和王佳伟老师一直以来的鼓励支持与悉心指导。没有大家的支持和帮助，我是无法取得阶段性成果的。”

国科大博士生导师、中国科学院分子植物科学卓越创新中心主任韩斌院士在接受采访时表示，“在分子植物卓越中心，我们通过营造一流科研环境，支持一流青年科学家在多学科碰撞中，潜心探索基础研究的重大科学问题。”

黄坤与团队部分成员

（左起分别为黄坤、谷战西、张余、章洪伟）

细心和努力、自信和坚持

在黄坤看来，细心和努力是影响科研成败的重要因素。

“天上不会掉馅饼，实验更不会自己向前推进。只有肯吃苦，多做、多尝试，才能发现问题、解决问题。”她表示，一旦确定研究课题，这一课题的成败就基本掌握在了自己手中。导师的指导主要建立在学生的实验结果和工作总结之上，而实验过程中许多细节的操作和现象，只有学生自己最了解。因此，实验过程中一定要认真、细心，绝不能忽略可疑的实验现象。

自信和坚持，这是黄坤在国科大和中国科学院分子植物科学卓越创新中心几年科研经历中收获的关键词。

此刻，黄坤早已没有了刚进入团队的羞涩感，不再感到不安。“只有不断遇到困难，不断尝试、不断创新才能体会到解决问题的快乐。”

在未来的科研道路上，黄坤将继续怀揣初心，坚持细心与努力，做有意义的科研，为植物科学研究贡献自己的力量。