2016年6月毕业于中国科学技术大学获博士学位;2016年8月—2019年8月于Carnegie Institution for Science从事博士后研究;2019年8月—2021年5月于Duke University从事博士后研究。自2021年5月起任中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(中科院生化细胞所)研究员、研究组长、博士生导师。
转座子(亦称为跳跃基因)是几乎所有真核生物基因组的重要组成成分;就人类而言,至少45%基因组是由转座子构成的。虽然生命体进化出了精细的调控网络去抑制转座子的活性,但是转座子的跳跃事件还是时有发生。由于转座子在转座过程中会引起DNA断裂而导致基因突变或者基因组不稳定,使其成为诱发疾病(如不育或者癌症)或者衰老的潜在驱动力。尽管科学家已经发现转座子激活与疾病发生之间的相关性,但是我们对转座子在基因组水平的跳跃调控机制、其潜在的功能以及如何导致疾病的仍然知之甚少。本实验室将主要以果蝇模式生物的卵巢和肠道组织作为对象去研究转座子在基因组水平的转座行为、潜在功能和调控机制。通过研究转座子在卵子发生和肠道发育过程中的调控机制和功能,会使我们能够进一步解密转座子对于生殖、发育和疾病的影响。
主要工作#1:转座报告基因系统(Transposition Reporter)和三代测序(Nanopore Seq)。
为了解决逆转座子在转座水平的活性,我们建立了一个GFP转座报告基因从而在单细胞分辨率下去监测转座子的转座能力(如下图)。在此体系中,只有当逆转座子的转录产物中这个内含子被剪切掉、转座子mRNA发生逆转录、并且完成逆转录的cDNA整合到基因组DNA中之后这个报告基因才会表达GFP蛋白。第三代测序技术,也就是纳米孔测序技术(Nanopore Sequencing),能够直接测上兆碱基长度的DNA。因为转座子在基因组中存在大量的拷贝,所以纳米孔测序技术对于研究单分子水平转座子的转座事件具有极大的优势。通过将转座报告基因系统和第三代Nanopore测序技术结合,我们将会从单细胞和单分子水平解决逆转座子在基因组水平的转座活性。
主要工作#2:鉴定逆转座子在果蝇直肠中的调控机制。
尽管逆转座子在体细胞中的激活和转座与诸如直肠癌等多种人类疾病息息相关,但是到至今为止仍然缺少一个好的体细胞模型去研究逆转座子的转座和调控。通过跟踪众多逆转座子在果蝇体细胞组织发育过程中的转座事件,我们鉴定出果蝇的直肠组织是一个非常好的研究逆转座子调控和转座的模型。我们发现在野生型成年果蝇的整条直肠中转座事件发生的几率非常的低(如下图)。这就表明果蝇进化出了非常精细的分子机制去保护直肠免受逆转座子转座而带来的损伤。通过初步RNAi遗传筛选实验,我们鉴定出了4种蛋白因子可以有效的抑制逆转座子在直肠中的转座事件(如下图)。接下来我将研究这些蛋白因子调控逆转座子转座的具体机制,同时我也会扩大筛选体系直至覆盖整个基因组,这样可以全面的鉴定出逆转座子在体细胞中被沉默的潜在通路。我们的工作不仅仅可以阐明基本的生物学现象,而且也可以为逆转座子的激活是如何导致疾病和衰老的提供实验依据和科学线索。
主要工作#3:明确逆转座子启动天然免疫系统的分子机制。
本课题组前期工作通过跟踪逆转座子在体细胞组织发育过程中的活性,揭示了mdg4逆转座子在关键发育时期的激活能够通过诱导NF-κB蛋白的功能而激活启动天然免疫系统以抵抗外源病毒的入侵。接下来课题组将进一步解析其具体分子机制和调控网路。