朱健康

“如果走上科研道路,不要让自己那么累”

美国科学院院士、首批“千人计划”顶尖人才、世界植物科学领域发表论文引用率最高的科学家之一,现为中科院上海生命科学研究院研究员的朱健康,带领着自己的研究团队以拟南芥为模式生物,在国际上率先开展植物抗盐的分子机理研究,为从分子水平揭示植物的耐盐机理奠定了基础;在表观遗传的分子机制研究方面,首次发现并证明自然界中存在DNA去甲基化的基因,为表观遗传学的研究开创了新的领域。

生物360精选了朱健康教授在2015-2016年发表的3篇文章,翻译摘要以供读者更好的了解其工作成果。由于编辑个人翻译水平有限,如有错误感谢您的指正。

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Mao, Y., Zhang, Z., Feng, Z., Wei, P., Zhang, H., Botella, J. R., Zhu, J. K. (2016). Development of germ-line-specific CRISPR-Cas9 systems to improve the production of heritable gene modifications in Arabidopsis. [Journal Article; Research Support, Non-U.S. Gov't]. Plant Biotechnol J, 14(2), 519-532. doi: 10.1111/pbi.12468(注:开源paper可下载)

种系特异性CRISPR-Cas9系统的发展提高了拟南芥中可遗传基因修饰的产生

摘要:
链球菌来源的CRISPR / Cas9系统正被广泛用于植物中靶向基因修饰。这种定制的内切核酸酶系统有两个组件:单链向导RNA(sgRNA)可识别目标DNA序列、CRISPR相关蛋白9(Cas9)进行DNA的切割。广泛表达的CRISPR / Cas9系统(UC)产生高效率的靶向基因修饰,但只有在生殖细胞中产生的基因修饰能遗传到下一代。我们设计了,使用SPOROCYTELESS(SPL)基因组表达盒构建了,种系特异性Cas9系统(GSC)的拟南芥雄性配子母细胞的基因修饰。两个内源基因中的四个基因座被UC和GSC两个系统作为靶基因进行比较分析。由GSC系统产生的突变在拟南芥的子代1(T1)中是罕见的,但在T2代中突变体是丰富的(30%)。使用UC系统产生的T2代突变体群体的绝大多数是嵌合体(70%);而新开发的GSC系统仅产生29%的嵌合体,其中70%的T2突变体是杂合的。在T2群体中的两个基因座的分析表明,与UC系统相比,GSC系统中可遗传基因突变的丰度高达37%,并且GSC系统突变体的多态性水平也显著增加。还测试了基于种系特异性启动子(pDD45-GT和pLAT52-GT)的另外两个系统,其中一个能够产生可遗传的纯合T1突变体。我们的研究结果表明,GSC系统在未来的应用,将有助于筛选靶基因的修饰,特别是T2代中的致死突变群体。

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Tang, K., Lang, Z., Zhang, H., & Zhu, J. K. (2016). The DNA demethylase ROS1 targets genomic regions with distinct chromatin modifications. [Journal Article]. Nat Plants, 2(11), 16169. doi: 10.1038/nplants.2016.169

DNA脱甲基化酶ROS1的靶基因组具有明显的染色质修饰

摘要:
拟南芥ROS1 / DEMETER家族的5-甲基胞嘧啶(5mC)DNA糖基化酶是真核生物中第一个具遗传表征的DNA去甲基化酶。然而,ROS1靶基因基因座的特征尚未研究清楚。在这项研究中,我们研究了ROS1目标基因在拟南芥的位点Col-0和C24的生态型,发现ROS1优先的靶向转座元件(TEs)和基因间隔区。与大多数TEs相比,ROS1的靶向转座元件TEs更接近蛋白质编码基因,这表明ROS1抑制DNA甲基化,可从TEs扩散到附近的基因。ROS1靶向的TEs特异性地富集H3K18Ac和H3K27me3,并且耗尽H3K27me和H3K9me2。重要的是,我们鉴定了数以千计的RNA指导的DNA甲基化(RdDM)的靶位点,在这些靶位点上ROS1均耗尽,表明ROS1在这些位点强烈拮抗RdDM,具有去甲基化作用。此外,研究显示ROS1在一些基因位点也拮抗RdDM独立的DNA甲基化。我们的研究结果ROS1具广泛的基因组靶位点,以及DNA甲基化和ROS1介导的DNA脱甲基化的交叉研究提供了重要的见解。

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Yan, J., Zhao, C., Zhou, J., Yang, Y., Wang, P., Zhu, X.,... Zhu, J. K. (2016). The miR165/166 Mediated Regulatory Module Plays Critical Roles in ABA Homeostasis and Response in Arabidopsis thaliana. [Journal Article]. PLoS Genet, 12(11), e1006416. doi: 10.1371/journal.pgen.1006416(注:开源paper可下载)

miRNA165/166在调控拟南芥的ABA脱落酸内稳态和介导逆境应答方面起关键作用

摘要:
miR165 / 166在植物生长和发育中的功能已被广泛研究,然而,其在非生物胁迫应答中的作用仍然很大程度上未知。这里我们报道了,miR165 / 166在干旱和冷抗性表型中的表达减少,在拟南芥种子萌发、种子萌发之后幼苗生长时期ABA(脱落酸)的过敏表型中的表达也出资按减少。 我们进一步研究发现,ABA过敏表型与改变ABA应答基因的转录丰度有关,也与ABI4基因的高表达水平相关,ABI4作为靶基因受到miR165 / 166的直接调控。 此外,我们还发现miR165 / 166表达的减少导致ABA表达水平的升高,这种现象的发生少部分是通过增加BG1的表达,BG1是由miR165 / 166直接调节的靶基因。总之,我们的研究揭示了,miR165 / 166在调控ABA和非生物胁迫应答和ABA稳态方面独一无二的作用。

如您对朱健康教授的研究非常关注,请您关注即将在2017年3月24、25日在上海举办的“基因编辑专题研讨会”。朱健康教授将在会议上就他的研究同各位做深入探讨。

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