张春霆(1936-)生物信息学家。1936年9月19日,出生于山东烟台。1961年7月毕业于上海复旦大学物理系理论物理专业,后继续在该校攻读研究生。研究生毕业后时值“十年浩劫”的文化大革命开始。他被迫下放工厂、农村长达15年之久。粉碎“四人帮”后,1979年他通过了教育部出国人员考试,被派往法国国家科学院理论物理研究中心进修,专业为计算物理学。1981年回国。1984年5月,他调入天津大学物理系工作。
张春霆教授独辟蹊径,成功地将物理学知识引入到分子生物学领域中来,在理论分子生物学研究方面做出了突出的贡献。他所从事的研究是当前国际上生命科学中最前沿的课题,而且填补了国内该项目的空白。他先后在国内外重要学术刊物上发表50余篇论文,其中在美、英两国发表的34篇论文,全部被美国科学引文索引《SCI》所收录,引起了世界分子生物学界的广泛关注。据《SCI》公布的资料,从1987年起到1994年止,这些论文被世界各国学者引用次数已达100人次。
理论分子生物学是一门新兴的边缘学科,在世界范围内属于刚刚起步的阶段。它运用物理学和数学的理论及方法研究生物大分子,如蛋白质和核酸等,从理论上深入阐明其结构和生物功能,研究生物大分子运动的动力学过程及其与其生物功能的关系等。这种理论研究和分子生物学的实验研究是相辅相成的,对于研究生命现象的分子运动规律具有十分重要的意义,而且对医、农、工和国防实践都起着潜在的重要作用。
在生物学发展到分子生物学时代,理论研究的成分将逐步加大。张春霆在理论分子生物学研究中的主要成就和贡献表现在以下两个方面:其一是系统地开创了DNA序列分析中的几何学研究途径,得出了关于天然蛋白质的稳定性与密码子的选用之间存在着强关联等的重要结论。他提出的显示和分析DNA序列的Z曲线理论与方法,首次将计算几何学和微分几何学引入到DNA序列分析中来。他的这种崭新的研究方法将成为遗传、分子进化学和DNA指纹学等研究中的一项新工具,具有广泛的应用前景。利用计算机图形学技术,可将任一DNA序列以3维空间曲线形式显示于计算机的屏幕之上。通过对Z曲线的观察和数学研究,可用一新颖的观点来分析DNA序列,开辟了一个崭新的研究领域,可望发展成一门新的交叉学科。其二是在蛋白质结构类的预测研究中取得了世界领先性的成果。类预测的关键之点是类预测的准确性。张春霆发展了一系列新的预测方法,将类预测的准确度从75%提高到95%以上,这是迄今为止世界上在这个领域里的最好结果。这对于进一步预测蛋白质的2级和3级结构是非常有用的。这项研究还显示,蛋白质的总体结构信息(如其结构类),基本上由其一级结构的总体信息(如氨基酸组成)所决定。以上系统的研究成果,对于蛋白质结构研究,具有重要的科学意义。他为生命科学的发展做出了重要贡献。
此外,他又提出了三项非常有效的方法来预测HIV蛋白酶对蛋白质的剪切活性部位,所有这三种方法已经成为美国普强研究所用于寻找治疗艾滋病有效药物的强有力的工具;进而,他还提出一种非常精妙绝伦的理论来解释细胞内微管蛋白质装配过程的内部运动机制,用于阐明新发现的抗癌药物紫杉醇的抗癌作用机理。该项成果被有关专家评论为“非常重要”,“代表了本领域的最新进展”。张春霆的卓越成就受到了美国学术界的高度评价。
意大利国际基因工程与生物技术研究中心主任法拉其教授认为:张春霆对DNA结构做了“极有价值的研究”,“是一笔最有价值的财富”。意大利国际理论物理研究中心授予他“境外研究员奖”,奖金用于支持他的学术研究。美国著名的分子生物学研究部门Scnpps研究所给他来信,称赞他的研究方法是富有创新精神的。英国著名的分子生物学刊物《J.Mol.Biol.》的主编把张春霆的重要论文安排在238卷第一期第一篇的位置上,以示重要。他还收到世界各地寄来的上百封来信,向他索要关于DNA序列研究的论文。他还受前苏联科学院生物物理研究所、美国国家卫生研究院、意大利国际理论物理研究中心和美国波士顿大学生物大分子研究所等研究单位著名科学家的邀请,多次出国讲学。
张春霆在l991年享受学术假期间,被邀请以客座教授身份到美国普强研究所进行科研工作,并任该所的科学顾问。虽然他在这家美国研究所仅仅工作了九个月的时间,却已取得了令世界瞩目的学术成就。例如,他提出两项非常有效的算法来预测蛋白质的结构类型,分别发表在(美)《蛋白质科学》和(英)《欧洲生物化学杂志》上;他还提出一项真正新奇的图论方法,已经成功地被应用于揭示339个HIV(人类免疫缺失病毒)蛋白质的遗传密码子的选用策略上和用于分析1490个人类蛋白质的编码DNA序列的研究,其成果分别发表在(美)《艾滋病研究与人类免疫缺失病毒》和(美)(蛋白质化学杂志》上;他还进一步引进统计技术来发展他的图论方法,并已成功地应用于分析1562个大肠杆菌蛋白质的密码子的选用策略研究中,得出了关于天然蛋白质的稳定性与遗传密码子的选用之间存在着强关联的重要结论。这项成果以显要位置发表在著名的(英)《分子生物学杂志》上。
l993年9月至1994年12月,他再次受到美国普强研究所的邀请,以客座教授身份前去进行合作研究。1996年2月6日,他又一次被邀请出国进行合作研究和讲学。
张教授现已过花甲之年,然而他的事业却是处于青春期。回国后,他立即申请国家自然科学基金,“用几何学方法研究核酸序列”和“球蛋白质结构类预测研究”两个项目,并均获得资助。目前,他正在积极努力,创造条件,为在天津大学发展生命科学研究做出新的贡献。他犹如忠于职守的老黄牛,不息地奋力躬耕着。我们相信,张春霆教授将为人类的科学事业和健康事业谱写出更加光辉的篇章。
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