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 生命中心成功举办2019年度第四次PI学术交流活动

 

2019124日晚,来自两校近70PI参加了在北京大学吕志和楼三层报告大厅举行的生命中心2019年第四次PI学术交流活动。生命中心PI王建斌主持了本次会议。

活动开始,新加入中心的四位PI邓伍兰、李志远、刘念与张永辉各自做了自我介绍,大家用热烈的掌声表达了对他们的欢迎之情。而其中邓伍兰和刘念作为生命科学联合中心的新成员,首次亮相生命中心学术交流活动做报告。

王建斌主持交流活动

刘念在做报告

首先,刘念以 “Cross-talks between the human genome and transposons” 为题,介绍了在人体内转座子LINE-1是如何被调控的,以的调控因子及LINE-1如何通过表观遗传等途径来调控宿主基因表达。转座子是可以移动(或转座)的DNA,存在于几乎所有的生命体中,属于基因组中的暗物质。转座子在人体内大量富集,占据大约一半的人体DNA,并且仍然具有转座活性。人体转座子的活性与胚胎发育、神经发育以及上百种疾病密切相关,但是其相关机理和功能至今不是非常清楚。刘老师首先介绍了现阶段对转座子的认识及其对人体基因组进化与基因调控的重要作用。目前发现反转录转座元件LINE-1是人体内唯一一种可以自主移动的转座子,在胚胎和神经发育中起着重要的作用。但是,LINE-1活性如何受调控并不是非常清楚。为此,他通过在细胞系中构建LINE-1 reporter,利用CRISPR/Cas9基因敲除技术在人体全基因组范围内对影响LINE-1活性的基因进行筛选。最终获得大约150个基因能够调控LINE-1的活性,这些基因涉及转录、翻译、DNA 复制和损伤修复等过程,为研究转座子活性调控提供了宝贵的资源。接下来刘老师首先选择了三个在转录水平上能够抑制LINE-1活性的基因HUSH (MPP8, TASOR) MORC2进行机理研究。发现HUSHMORC2通过相互合作,能选择性地结合并抑制基因组上年轻的全长LINE-1。他还发现受抑制的LINE-1经常处于宿主基因的内含子中。当内含子中的LINE-1被抑制,该宿主基因的表达也会随之被抑制。这一现象阐释了转座子如何通过表观遗传进一步影响宿主基因的表达。另外,刘老师还介绍了实验室目前正在对另一个转录水平上能够抑制LINE-1活性的基因SAFB进行研究。SAFB在大脑海马区显著高表达,另一方面LINE-1在大脑中的活性显著高于其他组织,提示SAFB对海马区神经元细胞的LINE-1 有调控作用。通过RNA测序数据,他们发现SAFB的敲除使得位于宿主基因内含子的LINE-1表达特异性增加,同时影响宿主基因的可变剪切。实验室正在进一步研究该LINE-1调控因子如何影响人体基因表达相关的相关机理及其对神经发育的作用。在提问交流环节,中心PI沈晓骅、颉伟、Lucas和李志远等就位于宿主基因内含子中LINE-1的比例和功能进行了相关提问并进行深入讨论。

交流与互动

邓伍兰在报告中

接下来,邓伍兰则以“Regulation of TranscriptionFrom Chromatin spatial organization to single molecule tracking”为题汇报了近年来自己的科研成果。她提出了个人最关心的科学问题——细胞是如何进行转录调控、又是如何选择性的开启或关闭基因表达的?她风趣地将细胞核比喻成“一碗面条”,转录调控在这碗“理不清头绪的面条”中发挥着重要的生理功能。邓伍兰研究了多个转录因子在血细胞发育分化过程中对基因的协同调控。染色质存在着高级三维结构,启动子和增强子可远距离调控其基因表达。通过利用人造锌指蛋白设计调控蛋白,开发了一种新技术操纵染色质构象,并控制转录活性。利用这一方法特异性关闭诱发疾病的基因表达和激活促进正常功能血红蛋白的表达,该方法为治疗血红蛋白疾病提供了新的思路。荧光成像技术可以更好地理解细胞调控基因表达的分子机理。她介绍了其开发的基于CRISPR/Cas9的荧光原位杂交新方法——CASFISHDNA荧光原位杂交(FISH)尽管已经广泛用于可视化特异性序列,但是需变性处理。而CASFISH可在不引起基因组DNA变性的情况下,实现快速荧光标记细胞中特异DNA序列在基因组的位点。最后,邓伍兰介绍了其课题组目前和将来研究感兴趣的科学问题——活细胞中的转录调控是怎样的?转录因子是如何与目标相互作用的?利用活细胞高速单分子追踪技术,在人胚胎干细胞分化体系中研究了特定转录因子在细胞核中与染色质作用的毫秒级的单分子动态和生物物理特性,从而阐释了转录因子改变细胞命运的分子机理。其课题组还将在未来利用荧光成像、基因组学、生物化学和基因组编辑多种研究手段,力求阐释特定重要转录因子在包括DNA序列,染色质表观遗传学特性,高分辨的时间动态,和超高分辨的空间分布多个维度的综合认识,从而对其功能有深入的理解。

此次汇报引起了北大和清华两校多位PI的关注和积极提问,大家就活细胞单分子成像技术和先导转录因子的结构特点、作用位点、时长等相关问题进行了热烈讨论,探讨甚至延续到了学术交流活动结束后。

 

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