全国电子音乐交流中心

他回国6年,发表172篇顶级文章,开拓5个领域,培养数十位教授/研究员(成果系统介绍,值得收藏)

iNature2019-05-18 21:07:57


iNature2012年4月28日,中国科学院上海植物逆境生物学研究中心正式揭牌成立。一转眼,已经到了2018年,值此之际,iNature编辑部推出一系列的文章,迎接逆境中心成立6周年。首先我们介绍一下朱健康团队。自从2012年起,朱健康团队在各种顶级期刊发表文章达到了172篇,几乎是每年达到了30篇。我们可能会听说,一个实验室能在一个领域深耕已经很不错了,但是对于朱健康团队,涉猎了多个研究领域,而且在每个领域获得了重大研究进展;另外,从朱健康研究组走出去的多达数十位教授/研究员(包括8位青年千人)。朱健康团队主要聚焦以下几个领域:DNA去甲基化,DNA甲基化,stress,基因编辑及物种大数据测序等5个方面。由于文章过多,对于每个领域,我们只挑选典型的几篇文章进行介绍,希望你喜欢。今天,iNature就挑选DNA去甲基化及DNA甲基化俩个领域进行介绍,后面还会持续介绍,敬请关注。



DNA去甲基化


DNA去甲基化是从DNA中的核苷酸中去除甲基的过程。 DNA去甲基化可以通过被动或主动机制发生。 被动过程发生在复制期间(例如,在5-氮杂胞苷处理后)不存在新合成的DNA链的甲基化时,导致甲基化信号的稀释。 活性DNA去甲基化是由多种酶介导的,可以独立于DNA复制而发生。在哺乳动物里面,活性DNA去甲基化主要由TET家族蛋白完成,其机制就一直不是很清楚。但是对于植物而言,活性DNA去甲基化主要由ROS1家族(2002年由巩志忠发现首个DNA去甲基化酶),共4个成员(ROS1,DME,DML2,DML3)完成。但是,对于DNA去甲基化酶怎么去除甲基化,一直是模糊不清,很难得到解释。凭借着朱健康团队的不断努力,历经8年,渐渐地理清了DNA去甲基化途径。对于这一途径,主要由钱伟强(青年千人),雷明光(青年千人),郎曌博(青年千人),段成国(青年千人)完成。



在2012年,对于ROS1怎么进行DNA去甲基化,有了突破性的进展。朱健康研究组钱伟强通过使用Chop-PCR方法及35S SUC2系统(小编认为,35S SUC2对于ROS1的调控机制起到了主导的作用,这个系统主要由雷明光开发),获得了IDM1突变体,并且表明IDM1是一个乙酰化转移酶,可以结合甲基化的DNA,通过间接的方式募集ROS1,首篇文章发表在Science上。另外,中国农大的巩志忠研究组发表了相似的研究成果。



由于,ROS1怎么被募集,还是不清楚。故接下来有了以下的几篇文章。2014年,朱健康研究组钱伟强还是通过Chop-PCR方法及35S SUC2系统,获得了IDM2突变体,发现idm2突变体呈现出了idm1一样的性状,而且IDM2可以同IDM1相互作用,同时IDM2与IDM1共定位,故IDM2可能与IDM1形成一个复合体,但还是没有解释清楚ROS1具体是怎么被募集的。这篇文章发表在了Mol Cell上。另外,中国农大的巩志忠研究组发表了相似的研究成果。



由于生物技术不断地发展,质谱技术越来越被应用于生物学研究,尤其是去探索蛋白复合物的形成。2015年,朱健康研究组郎曌博等人使用IP-MS技术,获得了IDM3及MBD7俩个成分,同时结合Chop-PCR方法及35S SUC2系统,发现IDM1,IDM2,IDM3,MBD7呈现出了类似的生物学现象(DNA甲基化,根长表型),同时通过生物化学实验,发现IDM1,IDM2,IDM3,MBD7可以形成一个复合物,进而调控ROS1的去甲基化过程。但有趣的是,这些成分都不能同ROS1相互作用。这篇文章发表在Mol Cell上,中国农大的巩志忠研究组及清华北大生命联合中心钱伟强研究组发表了相似的研究成果。



时间飞速的奔跑着,对于ROS1的募集还不是非常清楚。在2016年,朱健康组段成国通过IP-MS技术,发现了IDM1复合体又增加了2个新成员,分别是HDP1及HDP2,其生物学性状都是同IDM1/2/3都是相似的。这一成果发表在Cell Res上,但是,这些成分都不能同ROS1直接相互作用,故小编相信,后续还有一些重磅文章,来揭示ROS1的募集机制。



DNA甲基化


DNA甲基化是将甲基添加到DNA分子的过程。 甲基化可以改变DNA片段的活性而不改变序列。 当位于基因启动子中时,DNA甲基化通常起到抑制基因转录的作用。 DNA甲基化对于正常发育是必不可少的,并与许多关键过程相关,包括基因组印记,X染色体失活,转座因子抑制,衰老和致癌作用等。在植物中,DNA甲基化发生在三种不同情况下的胞嘧啶:CG,CHG和CHH(其中H = C,A或T)。这三种甲基化背景由四种DNA甲基化途径维持。通过DNA甲基转移酶1 (MET1)保持CG甲基化,通过CMT3保持CHG甲基化,并且通过RNA介导的DNA甲基化(RdDM)维持CHH甲基化,其依赖RNA聚合酶DRM2。 CHH甲基化通常在转座元件周围发现,使它们沉默并使其免于在基因组周围移动。 CHG和CHH甲基化也可以通过CMT2在与异染色质形成相关的途径中维持。健康团队对于RdDM途径做出了重要的贡献,主要由许一丰(青年千人),雷明光(青年千人),张惠明(青年千人),杨东雷,张蘅,何新建等人完成。另外,RNA的加工过程是怎么与DNA甲基化联系在一起的,一直得不到解释,但是朱健康团队对于这个领域取得了突破性的进展,这主要由雷明光(青年千人),段成国(青年千人),王新刚等人完成。在这里,iNature编辑部只介绍一下RNA加工过程与DNA甲基化之间的关系。



要谈起这个课题,就必须得从2011年说起,清华大学刘栋研究组的雷明光博士开发了35S SUC2系统,之后雷明光博士去了普渡大学朱健康研究组,之后就进行了开挂的模式,文章一发,而不可收拾。这个系统对于ROS1的募集作用及RNA加工过程与DNA甲基化过程起了举足轻重的作用。



2013年,朱健康团队王新刚等人使用35S SUC2系统,发现了一个RNA结合蛋白,简称ASI1/IBM2,可以调控IBM1的多聚腺苷酸化作用,进一步研究发现,ASI1突变体呈现出了全基因组高甲基化,尤其是会影响gene body CHG的甲基化。有趣的是,ASI1居然更偏好影响一类具有长片段的内含子(含TE)的基因的表达,通过RNA-seq发现,asi1突变体严重影响IBM1的表达,而且是IBM1内含子中的DNA甲基化影响了其可变剪切,进而出现了IBM1相似的突变表型。这个研究成果发表在了PNAS中。



有趣的是,2014年,朱健康团队雷明光等人使用35S SUC2系统,又发现了EDM2这个蛋白,涉及调控IBM1的表达。这个研究成果发表在PNAS上。EDM2的性状同ASI1/IBM2突变体类似,故朱健康研究员就猜测,EDM2与ASI1/IBM2到底有什么关系呢。



2017年,朱健康团队段成国等人通过蛋白质组学等方法鉴定到一个具有RNA识别结构域的新蛋白-AIPP1(ASI1 ImmunoprecipitationProtein 1)。AIPP1作为ASI1和EDM2之间的“桥梁”介导二者的互作,并在体内形成蛋白复合体,通过与多聚腺苷酸化途径的互作,调节内含子具有异染色质组分的基因的正常加工。总而言之,这文章阐述了异染色质怎么影响RNA的加工过程,而且也发现了EDM2-ASI1-AIPP1形成复合物,来调节RNA的加工过程,该成果发表在PNAS上。对于后续,还有重磅文章持续产出,敬请关注。



-----华丽分割线-----



  朱健康,国际著名植物生物学家、植物抗逆分子生物学领军科学家,美国科学院院士、美国普渡大学生物化学系和园艺及园林系杰出教授。他1988年赴美留学,2000年受聘于美国亚利桑那大学,担任植物科学系教授,曾任加州大学河滨分校整合基因组学研究所所长,在植物非生物胁迫,表观遗传及基因编辑方面取得杰出成就。在世界植物科学领域,他连续多年雄踞全球最高学者引用榜,是毫无争议的学科“领头羊”。2012年,中科院上海植物逆境生物学研究中心成立,朱健康通过国家首批“千人计划”被引进回国。自从回国后,一系列的文章陆续发表,在Science,Cell research,Nature Communications等顶级期刊发表了近一百多篇,在中国保持持续的高产。如果算上先前的文章,总数将近400篇。另外,新兴的CRISPR领域(植物)里面,他起到了至关重要的作用。在他的培养下,多数博后及学生,都在高校里面找到了教授的职位。

目前,他是中科院上海植物逆境生物学研究中心主任、研究组长、博士生导师。




内容为【iNature】公众号原创,欢迎转载

白名单回复后台「转载」



微信加群


iNature组建了PI/顶级文章群,成员主要来源于中国科学院,浙江大学,北京大学,哈佛大学,MIT等学校的数百位PI, 汇聚了众多的青年千人(达到40位),长江学者,杰出青年等;里面包含了在Nature,Cell,Science,Nature Genetics,Cell Research等杂志发表文章的作者/PI,欢迎发表了高水平文章的作者/PI加入。iNature为你打造一个高质量的学术交流群,iNature与你一起扬帆起航。温馨提示:进群请备注一下,谢谢。可以先加小编微信号(13701829856),或者是长按二维码,添加小编,之后再进群。







公众号热点推送回顾

重磅|3大CRISPR顶级大牛(张锋等人)发表5篇综述,阐述CRISPR机理及应用(满满的干货,值得收藏)

中国奇迹,短短一百天,连发6篇Nature Med(IF=29.88),但也引起了不小风波

重磅|厉害了,首次,中国学者2天同时发表4篇CNS文章

重磅|5篇文章同时阐述DNA去甲基化酶的功能及CRISPR表观遗传编辑(Nature,Cell,NG,NC,PNAS)

Nature|蛰伏10年,中国农大张福锁院士等团队与千百万农民一起实现农业绿色增产增效

全球首次,Cell和PNAS同时撤稿,其原因居然是平时被忽略的这些小细节

首次,2篇Cell Research背靠背发表,揭示肿瘤免疫治疗新突破(同一作者,俩篇文章)

关注|开创性的工作,2篇Nature解开儿童肿瘤之谜



iNature,专注前沿科学动态,传递科普信息。关注请长按上方二维码。投稿、合作、转载授权事宜请联系微信ID:13701829856 或邮箱:liupan@sibs.ac.c