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王吉华:坚守 奉献 筑梦


文章作者:生物物理研究院 發布時間:2020-04-30


王吉華教授的微信號是“星空”,確有仰望星空之心態,在文靜的背後透露出一種堅毅,人不可貌相,豈不知,他還是一名運動健將,小學得過公社運動會跳高冠軍、中學拿過中長跑冠軍、大學拿過越野賽冠軍…,也可能正是這種望星空的心境,跑馬拉松賽的人生認知,促成了他在生物物理新興交叉學科領域堅守、奉獻、耕耘了近四十載,在欠發達地區的地方院校成就了很多的不可能,打造了一支包括多名泰山學者、青年千人的山東省黃大年式創新團隊,建立了山東省唯一的一個生物物理多學科交叉的省級重點實驗室等等。

上下求索10多年,打基礎學生物,謀篇布局生物物理。

王吉华高中就读于一所社办高中,尽管其数学功底很好,1978年,他在德州地区数理化竞赛中获得过数学奖励,但是由于当时社办高中条件限制,没有教师开设英语课,也没有学习过生物学,因此1981年,他毕业留校工作后,便开始了漫长的生物物理的求学和探索之路。首先,要看懂英语文献必须先学习英语,因为当时没有录音机等音响设备,只能用图书馆借阅的一本汉语拼音注解的音标发音法来模仿练习,这也导致了发音不准后来听力考试屡屡不能过关,但是他硬着头皮坚持下来了,现在他能够用英语自如地阅读、写作,并在国际会议等场合进行交流。用了一年的时间他学完了物理学专业的四大力学,在中山大学学习了量子力学、固体物理、相对论、半导体物理、金属物理等课程,在天津大学学习了凝聚态方向的所有研究生课程,这些努力为他打下了良好的数理功底。同时,他也开始了生命科学方面的学习,自学了普通生物学、生物化学、分子生物学等生物学课程,也学习了生物物理、生物信息、计算生物学、生物传感器等交叉课程,为尔后从事生物物理交叉研究奠定了基础。在天津大学张春霆院士实验室、中国科技大学施蕴渝院士实验室、美国印第安纳大学生物信息学中心均开展过合作研究,与高手交流合作,不断拓展视野,提高水平。从80年代中期开始,他积极参加学术交流,从山东省物理学术会议,到华东六省一市物理学术会议交流,从中国生物物理学术会议,到东亚生物物理学术会议,再到国际生物物理学术大会,研究水平不断提升,交流层次不断提高。正是这种上下求索,使得王吉华在生物信息学刚刚诞生之时,他就带领两位年轻教师毫不犹豫地捕捉到这个新兴的研究领域,在90年代初,就在国际重要刊物J. Theor. Biol.(英国主办“理论生物学报”)发表了其生物信息学领域的研究成果,承担了山东省第一项生物信息学研究课题《DNA序列运作规律的数理研究》。为组建生物物理创新团队奠定了基础。

潜心科學研究近四十载,全身心投入生物物理新兴交叉领域研究,取得优异成绩。

王吉華教授立足德州學院,紮根基層,堅守、築夢、奮鬥、奉獻38年,在生物物理大交叉研究領域取得優異成績。

90年代初,王吉華開始參加中國生物物理學術會議、東亞生物物理學術會議等會議,1996年首次參加了在荷蘭首都阿姆斯特丹召開的十二屆國際生物物理大會(IUPA),2005年應邀在在法國蒙彼利埃召開的十五屆國際生物物理學術大會(IUPA)上做報告,這次會議有1000多人參加,是國際上最重要的生物物理學術會議,我國科學家只有4位做報告,2位是中國科學院的院士,1位是複旦大學的教授,而另一位報告人就是外國人連來自哪個學校都不知道(德州學院)王吉華教授。從那時起,王吉華教授應邀在國際國內生物物理學術會議20多次做報告,成爲中國生物物理學會的活躍分子,並連續三屆被選爲中國生物物理學會的理事,也是山東在這一個國家級學會唯一的理事。

从1996年主持第一个山东省生物信息学自然科学基金课题开始,王吉华先后主持了山东省科技攻关课题“复合生物物理技术促进淡水鱼生长及其机理研究”等省部级课题6项,主持国家自然科学基金面上课题3项,“固有无序蛋白质特征信息挖掘及其预测方法发展 (61271378)”、“长非编码RNA序列结构特征信息挖掘及其预测方法研究 (61671107)”和“疾病相关固有无序蛋白α-synuclein和p53结构与功能特性的计算机模拟研究(30970561)”;与中国科技大学国家杰青刘海燕教授联合主持国家基金委重大研究计划课题1项;与南京大学长江学者国家杰青王炜教授联合主持国家基金委重点课题1项。

在这些课题的资助下,王吉华开展了DNA序列分析的几何方法研究,把几何图形与熵结合起来,开展了核酸序列的熵研究(Wang et al., J Theor Biol, 1996);研究了DNA 序列的全对称群和多义密码子的对称性(Wang et al., J Biomath, 2001);提出了D 晶格概念、证明D晶格是面心立方晶格,揭示了D格点的空间分布规律,提出Z曲线簇的概念,得到了所有Z曲线均限制在正四面体内切球内的结论(Wang et al., J Biomath, 2004)。用分子动力学模拟方法研究了小蛋白相变过程,首次在原子水平建立了蛋白质去折叠过程的相图 (Wang et al., Phys Rev E, 2003) ;构建了研究蛋白质构象变化的物理特性空间,找到了小蛋白最可几折叠路径(Wang et al., J Biomol Struct Dyn, 2008),比较了具有相同拓扑结构的小蛋白的去折叠轨迹和去折叠态 (Zhao et al., BMC Bioinformatics, 2009);首次给出了Chignolin小蛋白的自由能面,从头预测了其天然结构(Dou et al., Mod Phys Lett B, 2008)。评述了分子动力学模拟 (MD) 方法在疾病相关固有无序蛋白结构功能关系研究方面的应用 (Wang et al., Curr Comput-Aid Drug,2009);开展了固有无序蛋白质(IDPs)的大规模分子动力学模拟研究(Wang et al., Int J Mol Sci, 2011);研究发现了39个同源FlgM无序蛋白质表现出不同的温度依赖和进化特征 ( Biophys J, 2013, 105:2598 );利用弹性网络模型的热力学方法预测了蛋白质表面的变构位点 (Phys Rev E,2014, 90: 022719 );发展了蛋白质序列分析的几何模型方法 ( J Chem Inf Model, 2015,55: 1261 );参与了蛋白质二级结构、主链二面角、溶剂可接近面积预测方法 (Sci Rep,2015, 5: 11476) 和蛋白质残基半球暴露 (HSE) 发展 ( Bioinformatics, 2016, doi:10.1093/ bioinformatics/btv665 );发展了无序区和有序区的分类算法 ( MATCH CommunMath Comput Chem, 2016, 75: 417 )等等。

近年来,他在Nature Communications、Nucleic Acids Research、RNABiology、Biophys J、J Chem Inf Model、Phys. Rev.和生物物理学报等重要刊物发表论文80余篇,累计影响因子超过200,被引用1000多次,20多次应邀在国际国内会议做学术报告,合作成功研制出“单晶石墨烯超痕量生物传感芯片及传感器”(Nature Communications, 2017),被认为是目前世界上最先进生物传感器的代表之一,已申报国家发明专利(201610833102.0)和国际发明专利(PCT/ CW2016/107804)的保护;率先在国际上建立了实验验证最全综合性长非编码RNA数据库—EVLncRNAs(Nucleic Acids Research,2018),该数据库已被来自中国、美国、德国、英国、法国、澳大利亚、巴西、日本等30多个国家的研究工作者访问了近5000次(http://biophy.dzu.edu.cn/EVLncRNAs);被国际上著名的组学航母数据库-OMIC tools在线收录(https://omictools. com/ lncrna-disease-association-data-category),被非编码RNA著名网站lncRNABlog(https://www.lncrnablog.com/s=EVLncRNAs)专题报道,评价是“目前世界上实验证实最大的lncRNAs数据库”。获专利5项,获山东省科学技术奖三等奖1项。

在幾十年科研生涯中,無論是順境還是逆境,王吉華始終在堅守,爲生物物理交叉研究默默的耕耘、奉獻著。例如:在開展山東省科技攻關課題“複合生物物理技術促進淡水魚生長及其機理研究”的應用研究時,王吉華教授帶領1位物理實驗室青年教師、1位無線電和電磁動手能力很強的實驗師,聯合市水産局1位高工、1個養魚個體戶合作,連續三年攻關研究,經常吃住在實驗室,開展了電、光、磁及其複合技術刺激魚受精卵方面的研究,爲獲得最佳刺激時間,經常淩晨實施人工授精,緊接著進行一系列刺激實驗,摸索出了針對鲫魚、鯉魚的物理生物作用強度、作用時間、生物生長階段的最佳有效組合,大幅提高了其出苗率、成活率和後期生長速度;同時研制了電磁及其複合刺激裝置,獲得了國家發明專利,並進行了技術轉讓,爲實驗室今後的生物物理技術相關研究打下了基礎。

充分發揮山東省生物物理學科帶頭人作用,引領創新奉獻培養人才,爲打造生物物理交叉創新團隊不懈努力。

生物物理創新團隊從上世紀80年代的王吉華一個人、到3個人,到2006年的20多個人,再到目前橫跨六個一級學科的50多個人,成爲國內外有影響的山東省黃大年式生物物理創新團隊,王吉華教授的惜才、愛才、引才、育才和用才理念和做法是關鍵,付出了他幾十年的心血。

山东省优秀青年基金获得者于家峰教授,目前是重点实验室副主任,生物医疗大数据智能分析方向的带头人。2005年在成都电子科技大学生物物理学专业硕士研究生毕业后,本来去一个条件更好的老本科大学应聘,但是那所大学没有人从事生物物理领域研究。得知此消息后,王吉华连夜搞到联系方式与于家峰联系。于家峰第二天就来面试报道,在之后他的科研方向选择、课题申报等方面王吉华都给予指导、积极培养,并鼓励他攻读博士。于家峰从东南大学生物信息学博士毕业后又回到实验室工作,目前已主持了2项国家自然科学基金、多项省基金课题研究,2016年获得山东省优秀青年基金项目,在DNA Reseach等知名刊物发表30多篇SCI文章,成为实验室的学术带头人。

还有82年的曹赞霞教授,她是一位安徽姑娘,中国科学技术大学生物信息学硕博连读,2008年博士毕业,博士期间,在生物大分子动力学模拟领域做了很漂亮的研究工作,为引进曹赞霞,王吉华从研一到她博士毕业的五年间,每年去科大至少一次,通过学术思想交流、来实验室参观等形式终于引进了曹赞霞博士,更为重要的是,十年来, 曹赞霞从讲师、副教授到教授,成为最年轻的教授之一、成为生物大分子体系模拟及应用方向的带头人,完成主持的国家青年紧紧课题后,目前正在主持1项国家面上课题、1项山东省自然科学基金课题,事业、生活双丰收,她已扎根山东、奉献齐鲁。在一次大会上,曹赞霞教授动情地说,“我博士毕业后,是王吉华老师指导我开展了新的研究领域”。

周耀旗教授是一位美籍华裔,国际知名生物信息学专家,1984年本科毕业于中国科学技术大学,1990年获得美国纽约州立大学石溪分校博士学位。哈佛大学博士后,师从诺贝尔化学奖获得者马丁·卡普拉斯。印第安那大学终身教授,澳大利亚格里菲斯大学教授,先后主持美国NIH、澳大利亚NHMRC六个项目,获得近八百多万美元科研经费。在Nature、Nucleic Acids Research、Bioinformatics等高水平期刊发表学术论文180余篇,引用7000多次。 为引进这样一位知名学者,王吉华教授先后去周耀旗教授的实验室访问了三次,并邀请他来德州学院交流。通过人格魅力、事业共鸣、感情投入等,终于打动了周耀旗教授,2013年周耀旗被聘任德州学院海外特聘教授,2014年入选山东省“泰山学者”海外特聘教授,5年多来,周教授以山东德州为家,竭尽全力为生物物理重点实验室发展作贡献,主持完成一项国家自然科学基金课题研究,参与多项国家课题研究,促进了实验室发展。

在这个团队中,还有以第一作者在Science发表论文,“泰山学者”青年专家、德州市“现代产业首席专家” 宋峰博士,是德州学院最年轻的直聘教授(1985年生人);“泰山学者”青年专家、国务院特贴专家、山东省青年科技奖获得者、直聘教授许士才;在美国芝加哥大学从事高级访合作研究的德州市有突出贡献的中青年专家扈国栋博士;还有山东省生物物理重点实验室天衢英才特聘教授国家青年专家杨跃东教授等等。这个黄大年式生物物理创新团队的每一位优秀骨干的引进、培养和成才过程中,都有王吉华教授惜才、爱才、引才、育才和用才的生动故事,倾注了他大量的心血。

目前,该团队荣获拥有“国务院特贴专家”2名、“海外泰山学者特聘专家”1名、“青年泰山学者”2名、“山东省优青”2名、柔性引进国家青年专家1名,有5位80后优秀青年骨干晋升教授等等,是一支跨越多个一级学科、朝气蓬勃、开展生物物理大交叉研究的创新团队。近几年,该团队在Nature Communications、Nucleic Acids Research等影响因子10以上的顶尖期刊发表重要研究成果。获批国家自然科学基金项目14项、山东省自然科学基金等省部级科研项目12项,获批各类科研经费1500余万元,成为一支国内外知名的生物物理大交叉创新研究团队。

20多個春秋堅守、創新、築夢、奉獻,創建了我省唯一的“山東省生物物理重點實驗室”,推動山東生物物理學科發展,爲新舊動能轉換提供源頭創新。

王吉華教授作爲省級重點實驗室主任,從九十年代創建德州師專生物信息學實驗室開始,經過20多年艱苦奮鬥,經曆了德州市重點實驗室、山東省高校重點實驗室、省市共建重點實驗室培育基地和省級生物物理重點學科等發展曆程,2015年,成爲“山東省生物物理重點實驗室”,在地方院校創建了一個儀器設備總值3000余萬元、面積6000余平方米、由50多人組成的“山東省生物物理省級重點實驗室”省級研究平台,並獲批了“山東省生物物理重點學科”、德州市豬健康大數據及智能信息檢測工程中心,成立了“中國生物物理學會德州國家生物産業基地協同創新中心”,聘請了由院士和長江學者等20多人組成的高水平兼職教授隊伍,獲得了“山東省黃大年式生物物理協同創新團隊”,打造了交叉、創新、向上、發現、發明、轉化、奉獻、合作、共贏“十八字大交叉協同創新正能量文化”。打造了我省唯一的生物物理大交叉省級重點實驗室平台。

王吉華教授熱愛生物物理,從上世紀八十年代開始,他就參加國際國內生物物理學術交流,93年成爲中國生物物理學會會員,2009年成爲中國生物物理學會理事,至今連續三屆被聘爲中國生物物理學會理事,是山東省在全國唯一的中國生物物理學會理事,參加了一系列國際IUPA生物物理聯合學術大會,並作報告。聯合山東大學、中國石油大學、中國海洋大學、山東理工大學和山東師範大學等推動籌建山東生物物理學會,極大地推動了山東省生物物理多學科交叉的發展,凝聚了國內外高水平人才,爲區域創新驅動和社會經濟發展做出了重要貢獻,爲山東新舊動能轉換提供源頭創新,爲彙聚國內外生物物理一流交叉人才和資源做出重要貢獻。

科研促教學,愛崗敬業奉獻,培育多學科交叉拔尖人才。

王吉华教授在潜心科研的同时,积极培养学生,为本科学生开设了《量子力学》,《量子力学专题》,《固体物理学》等难度大、要求高的本科生课程,为研究生开设了《生物物理》《生命科学前沿讲座》等课程,他开设的课程是最受欢迎的课程之一。他培养了一批考入名校的研究生,如陈宝仁等考取了北京大学研究生,赵连洁等考取清华大学研究生等,高峰成为美国大学研究员等等。作为专业负责人,申请到全国同类院校唯一一个“生物信息学”本科专业;他主持完成国家教育科學研究规划重点子课题1项,主持了省精品课程,负责省级教学团队、省特色专业和省实验教学示范中心建设,指导了20名研究生获得硕士学位,是省物联网工程重点培育专业群负责人,为该专业群争取省拨经费1000万元。获得全国高等师范院校曾宪梓奖、是山东省教学名师、教育部高等学校物理类专业教学指导委员会华东区委员和山东省本科教学委员会委员。他为培养多学科拔尖人才辛勤耕耘了三十八个春秋,桃李满天下。