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生命中心成功举办PI学术交流活动

     
        20201216日,生命中心于线上举办了本年度第二次学术交流活动。活动由生命中心PI李海涛主持,来自两校的70多名PI参加了本次交流。
 

         
        活动开始,生命中心、清华大学生命科学学院刘俊杰做了以“Updated CRISPR-CasX platform for efficient DNA mannipulation”为题的报告。主要围绕其博士后期间CRISPR的发现者、2020年诺贝尔化学奖得主Jennifer Doudna实验室所进行的工作,包括解析新型CRISPR的结构,以及结合结构对其工作机理和效率改造等方面进行了解和优化的研究。他开场先为大家介绍了现在最火热的明星基因编辑系统:CRISPR-Cas9CRISPR-Cas12a在基因编辑领域的优势和缺点,并且解释了需要寻找新型的、潜在的CRISPR系统的原因和意义。接下来,他就自己发现并从事的CasX结构和功能的研究进行了分享,通过不同方法稳定而发现的两种CasXDpbCasXPlmCasX)的体外结构,最终成功得到两种蛋白的电镜结构,并且发现了PlmCasX的第三种结构可能是导致其体外编辑效率低下的原因,基于此发现他还进一步改造了两者的蛋白结构来提高其体外体内的编辑效率。不仅如此,刘俊杰还通过改造gRNA的分子柔性来影响其和CasX蛋白结合的能力,最终大幅度提高了CasX体内外的编辑效率,乃至可以媲美当今最火热的Cas9的应用。
        在第二部分刘俊杰介绍了他到清华大学创立实验室后的研究设想。他首先介绍了个人对于“RNA world”假说的理解以及为何如此支持这个假说,随后通过其所发现的CRISPR-Cas蛋白和gRNA的分子量成反比的现象,分享了目前其实验室所取得的研究进展。最后通过ncRNA解释了生物的复杂度现象并且介绍了研究lncRNA结构的不同方法。
        报告后生命中心李海涛、吝易、胡家志、伊成器以及刘志博等就进化过程中RNA序列和结构、功能的关系、改造后的DpbCasXPlmCasX的脱靶效率、改造gRNA scaffold导致CasX编辑效率提升的结构和分子证据以及能否通过化学键取代gRNACas蛋白结合的非共价键来增强其编辑效率等问题共同进行了深入的探讨。



       
        接下来,生命中心、北京大学定量生物学中心林杰做了题为“Universal laws of gene expression in growing cells”的报告。林杰首先介绍了他的主要研究方向——运用物理学的思想方法去理解生命系统中的各种普适现象,研究对象包括单细胞、多细胞等各个尺度上的问题。接下来重点介绍了他在关于基因表达普适规律问题的数学建模方面所取得的进展。他先介绍了在大量试验中观察到的基因表达量往往和细胞体积成正比的实验现象;而目前已有的理论模型均存在着一定的不足之处,比如RNA polymeraseribosome对基因表达速率的影响往往是被忽略的。基于对各种实验现象的观察和总结,林杰提出了个人设想:基因之间往往存在着对RNA polymerase相互竞争的关系,同样mRNA之间也往往存在着对ribosome相互竞争的关系。基于以上假设,他引入了一个新的基因表达模型,这个模型可以很好地解释已有的实验现象。同时又预言了当细胞体积超过某个阈值时,细胞体积的增长模式会从指数增长变为线性增长。这个预言在哺乳动物细胞和酵母细胞的实验中,得到了很好的验证。
        目前,林杰课题组正在积极探索把这个模型扩展到更普遍的情况,同时也尝试对生命系统中存在的其他普遍现象包括细胞内相分离的现象,微生物的进化过程等一些问题有更深入的理论理解。报告后李海涛等多位中心PI分别就林杰的几项工作提出各自的问题并进行了热烈讨论。
        本次交流会通过新进PI介绍自己的研究领域及研究方法,促进新老PI之间的相互了解乃至进一步的合作。通过头脑风暴,大家在热烈而高效的讨论中碰撞出新的灵感和火花。
 

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