学界在在研究细胞表面受体的顺式作用时，都是先把细胞裂解然后再进行检测，这有可能会产生非特异性作用，从而影响实验结果的可靠性。“相比之下，我们开发的这种方法可以在活细胞状态下检测顺式作用信号。如果细胞表面发生了顺式作用，这个信号就会被酪氨酸磷酸化记录下来。这时，将细胞裂解并检测磷酸化水平，这样一来顺式作用信号的记录先于细胞的裂解，从而让实验结果更准确。”陈强说。

另外，研究中他们尝试引入数学模型，来解释神经元的自我身份识别。“但是审稿人认为我们的假设没有实验基础。事实上，在复杂的生命体系中引入数学模型做一些假设，我觉得是不可避免的。在***次修改中，我们完善了数学模型，并提供了更加详细的解释，可惜并没有说服审稿人。第二次修改时，我们不得不删掉这部分内容，感觉审稿人有点苛刻了，让我们这篇论文少了一个亮点。”陈强说。

01 果蝇 Dscam 和人类 cPcdh 之间的“鸿沟”

而本次研究要从 2013 年说起，那时刚回到国内的陈强对大脑和神经系统的研究十分感兴趣。他觉得这是生命科学中***复杂、也是***有挑战性的课题组之一。

一个成年人的大脑大约有 1011 个神经元，而每个神经元又由 1 千到 1 万个靶细胞建立连接，***终形成一个犹如森林般复杂的神经网络。为了实现精准的神经突触连接，神经元细胞必须能够识别“自我”与“非我”。

对于一些细胞表面受体蛋白来说，它们通过表达高度多样化的异构体，赋予神经元以独特的细胞身份，这样一来神经元就有了“身份证”，从而实现不同神经元之间的特异性识别。

在这种细胞表面受体中，包含果蝇的 Dscam、以及哺乳动物的 cPcdh 等。果蝇的 Dscam 有 3 万多种异构体，而人类的 cPcdh 只有 52 种异构体，尽管二者在异构体数目上有着巨大差距，但却行使着类似的生理功能，这让学界一直感到非常不解。陈强也觉得，似乎有一道“鸿沟”横亘在二者之间。

2016 年，他和团队在 Science Advances 上发表一篇关于果蝇 Dscam 的论文。研究中，课题组针对分子自我识别的结构基础加以详细解释，并指出此前一篇 Nature 论文中的两处错误，同时还提出一个普遍适用于蛋白质相互作用的“整体约束”机制。

同年，浙大团队揭示了螯肢动物中的一种缩短型 Dscam，称为 sDscam。果蝇 Dscam 有 16 个结构域，而 sDscam 只有 6 个结构域。陈强发现，缩短的 sDscam 恰好保留了与其信号分子 Netrin 相互作用的结构域。

这说明在进化过程中，至关重要的功能结构域会被保留下来。尽管 sDscam 的蛋白构成与果蝇 Dscam 相似，但是基因的组织排列方式却与脊椎动物 cPcdh 相近。而 sDscam 的异构体数目，则介于果蝇 Dscam 与脊椎动物 cPcdh 之间，呈现一种过渡状态。

这意味着，对于研究神经元细胞表面识别分子的进化来说，sDscam 能够提供独特的样本。“我本人比较擅长做结构研究，于是我们课题组就从结构入手，解析了十几个 sDscam 的晶体结构。”陈强表示。

结合功能实验结果他们揭示了如下规律：在不同细胞之间，sDscam 的相互作用方式与果蝇 Dscam 是相同的；而在同一个细胞表面，sDscam 的作用方式又与脊椎动物 cPcdh 呈现相似性。

该团队由此指出：sDscam 在细胞表面会形成拉链式的结构，这种机制可以使用较少的异构体数目，从而为数目庞大的神经元细胞提供身份识别，进而帮助人们理解神经元细胞表面识别分子的多样性进化。

02 AlphaFold 问世，为停滞课题带来转机

***初，陈强认为 sDscam 比果蝇的 Dscam 短很多，因此希望能够解析整个胞外结构域的完整结构，甚至想要得到 sDscam 胞外全长与信号分子 Netrin 的复合物结构，这样就能对 sDscam 介导的自我识别和轴突导向产生更完整、更清晰的了解。

然而很遗憾的是，螯肢动物的 Netrin 蛋白很难被表达。在针对胞外全长 sDscam 的研究中，虽然课题组成果获得了晶体，但是由于衍射能力弱和各向异性的原因，导致他们无法收集到能被使用的衍射数据。

在此之后，他们把 sDscam 分成几个片段来做，虽然收获了几套衍射数据，但是一直无法解决相位信息，自然也就无法解析出来对应的结构。

程婕同学主要负责本次课题，她从硕士开始做起，直到临近博士毕业才算完成。陈强说：“因为中间遇到困难，有一年半左右就搁置了。不过我一直惦记着这个课题，有了新想法和新技术之后，我们把它捡了起来。”

即便如此，课题的推进依旧艰难。那时，临近博士毕业的程婕感到十分焦虑，作为导师的陈强也是压力山大。

那段时间，师生二人一直在寻找突破口。直到 AlphaFold 问世，研究终于迎来转机。该团队借此预测了蛋白结构模型，并以此作为初始相位信息。在反复尝试之后，他们通过分子置换的方法，终于解析了 sDscam 的晶体结构。

而在进行功能实验时，课题组也遇到了一些困难。其中，***大的困难是在检测 sDscam 的顺式相互作用时，采取传统实验方法会导致非特异性太高，进而致使实验结果不够准确。

为解决这一问题，他们将 sDscam 与一个酪氨酸激酶进行融合。如此一来在活细胞状态下如果发生顺式作用，这个信号就会以磷酸化的形式被固定下来，从而避免受到后续实验步骤的影响。

DNA提取磁珠可以有效的从标本中提取基因组DNA、病毒DNA或游离DNA，采用化学合成的方法将四氧化三铁进行特殊的处理，使其粒径达到均一化分散，再通过特殊的材料进行官能基团（如硅羟基、羧基）的包覆。包覆官能基团后，磁珠具备了核酸吸附能力，配合核酸提取仪，可以自动化的提取DNA和RNA。