北大团队，再发重磅Science！

本 文来源：北大科研

2025年2月28日， 北京大学 化学与分子工程学院/北大-清华生命联合中心 雷晓光教授 团队联合中国科学院遗传发育所/崖州湾国家实验室 周俭民 研究员 团队 在 Science 杂志上发表了题为 “ A widespread plant defense compound disarms bacterial type III injectisome assembly ” 的研究论文， 首次揭示了一类植物内源存在的、具有作用机制独特、广谱抗菌活性的天然产物分子——芥酸酰胺 。 这一重大科学发现为新型生物农药的研发开辟了全新路径，对推动绿色农业可持续发展具有重要的理论和实践意义。

雷晓光，1997年考入北京大学化学与分子工程学院，从北大化学的原点出发，他的学习和工作足迹曾到达大洋彼岸和国内顶尖科研机构。凭借敢为人先的创新精神和一往无前的韧劲，20余年来，雷晓光在天然产物合成与化学生物学领域取得了一系列突破性成果。由于雷晓光在天然产物领域所作的重要贡献，近三年来，他 先后获得“科学探索奖”“屠呦呦奖”“以色列赛克勒学者奖” 等多个重量级奖项。

雷晓光的科研团队

“不战而屈人之兵”的植物抗菌神器

众所周知，植物不像动物能够有腿能跑，甚至不能像微生物一样能够躲避侵害，它们只能一辈子“生活”在一个地方。植物的免疫系统也和动物的免疫系统有所不同，它们是如何根据自身需要进化出某些生物化学机制去适应环境，特别是抵御细菌病毒侵扰的？这是雷晓光团队长期以来所关注的。

“经济作物由于细菌病毒的侵扰，造成大量的减产，每年产生数百亿美元经济损失。抗菌药物的发展为解决这一农业问题带来了福音，比如说抗生素可以将细菌直接干掉。但是和我们人类用抗生素一样，细菌在抗生素的‘打压’下，会进化、突变，进而产生耐药性。抗生素也会‘不分敌我’，让正常的细菌受到损伤，因此抗菌药物的使用像一把‘双刃剑’，我们在探寻一种无损害、无耐药性的植物抗菌新机制。”雷晓光介绍道。

雷晓光自幼非常喜爱中国历史，沉浸在北京南城琉璃厂的浓厚历史文化氛围下长大。他告诉记者，《孙子兵法》中提及战争的最高境界是“不战而屈人之兵”。为了避免抗菌药物在产生耐药性的同时“杀敌一千，自损八百”，雷晓光团队与合作者植物生物学家周俭民团队从拟南芥中鉴定出一种独特的天然产物——芥酸酰胺，芥酸酰胺不通过和细菌直接开展“搏杀”，芥酸酰胺在不直接杀死细菌的情况下，能够特异性地抑制细菌致病力武器——三型分泌系统的效应蛋白分泌，对包括丁香假单胞菌、黄单胞菌在内的多种革兰氏阴性菌的致病力具有显著的抑制效果。

“这样一来，我们找到一种可以不通过和细菌直接‘开战’，但是又能起到明显的抗菌效果的方法，实现了‘兵不血刃’的植物抗菌方式。目前，我们与合作单位一起在西红柿、猕猴桃等果蔬种植中，开始试用芥酸酰胺这种非常安全的生物农药，达到了很好的预期效果。”雷晓光说道。

这并不是雷晓光与周俭民团队第一次合作研发天然产物抗病机制。2020年，合作团队曾在Cell Host＆Microbe杂志上发表论文，首次阐明了植物通过产生异硫氰酸酯类小分子天然产物Sulforaphane（SFN）特异性抑制植物病原菌III型分泌系统的机制。

在过去的这一年中，雷晓光团队的成果呈井喷状发表在国际顶尖期刊上。从2024年1月中国农业科学院深圳农业基因组研究所闫建斌团队与雷晓光团队合作破解紫杉醇生物合成难题发表在 《科学》 ，到2024年10月雷晓光团队、北大生命科学学院李毓龙团队、首都医科大学附属北京佑安医院陈煜团队合作解决胆汁淤积瘙痒难题并研发具有良好治疗效果的候选药物分子发表在 《细胞》 ，再到刚刚发表在《科学》杂志的芥酸酰胺让细菌“定向缴械”的抗菌策略……看似研究之间并没有什么具体联系，但在雷晓光眼中，这些研究背后都有一根核心主线——聚焦于天然产物的研究。

从纯化学到化学生物学交叉的跨越

从纯化学到化学生物学交叉方向，这似乎是不同学科间的巨大跨越，但其中的每一步雷晓光都走得十分明确，在他看来，这是科学与兴趣相结合的顺势而为。

2001年，雷晓光来到美国波士顿大学攻读博士学位。让他印象非常深刻的是，第二年，就有日本科学家团队从蘑菇中分离出首个天然存在的泛素激活酶抑制剂——泛苯菊酯。这是一种对癌症和神经退行性疾病都有重要意义的天然药物分子，可以作为有效的工具分子，帮助生物学家研究泛素化系统。它的结构极其复杂，不少国际团队立刻投入到泛苯菊酯的合成竞赛中。这也让雷晓光对从天然产物中分离提取有效分子实现药用价值充满兴趣。

在美国波士顿大学攻读有机化学博士学位的雷晓光

从波士顿大学的实验室到哥伦比亚大学博士后出站，大洋彼岸的雷晓光常常与时间赛跑，化学合成工作本身就是一场场竞赛，一周工作90小时以上已是家常便饭。年仅29岁，雷晓光就从哥伦比亚大学顺利完成博士后研究，并已经手握多个美国制药业巨头的offer。但在这时，来自北京生命科学研究所的工作邀请让他决心回国发展。

雷晓光是北京生命科学研究所第一个具有化学背景的研究员，在北生所的五年时光，他如饥似渴地吸收着生命科学新鲜而陌生的“养分”。雷晓光与生命科学的顶尖科学家们紧密合作，去复盘与疾病关系最为密切的生命现象，例如合作找到一些重要的治疗靶点时，雷晓光负责设计并合成化学分子，即“化学探针”以调节这些生物靶点。这段宝贵的经历为雷晓光后来的工作奠定了坚实的基础，也更加坚定了雷晓光做一名交叉学科探索者的决心。