谈家桢生命科学奖

谈家桢
生命科学奖

2017



2017年谈家桢生命科学奖创新奖获得者
李国红研究员
中科院生物物理所教研室副主任

李国红研究员长期致力于染色质生物学与表观遗传学方面的研究,主要包括30nm染色质纤维、着丝粒染色质、染色质结构和细胞命运决定等研究方向,取得了以“30nm染色质高分辨率结构解析”为代表的系列重要研究成果。

学习简历:
1991-1995  武汉大学病毒系,获理学学士学位
1995-1998  北京医科大学生物物理系,获理学硕士学位
1998-2003  德国马普细胞生物学研究所/海德堡大学生物系,获博士学位
工作简历:
2003-2009 美国霍华德休斯医学研究院 (HHMI),博士后,合作导师:Danny Reinberg, Ph.D.
2009-至今 中国科学院生物物理研究所 研究员 博士生导师
2009 获中国科学院“百人计划”支持
2010 获中国科学院“百人计划”择优支持
2011 科技部973计划“干细胞编程与重编程中染色质高级结构动态变化和基因转录调控”课题负责人
2011 国家自然基金委员会培育项目“30nm 染色质纤维精细结构及其表观遗传调控的研究”项目负责人
2011 国家自然基金委员会面上项目“干细胞编程与重编程过程中组蛋白变体”项目负责人
2011 中国科学院干细胞先导“细胞谱系决定过程中表观遗传调控网络的研究”子课题负责人
2013 国家自然基金委员会重点项目“干细胞编程与重编程中染色质高级结构动态变化和表观遗传调控”项目负责人
2014 获中国科学院“百人计划”结题评估优秀
2015 中国科学院生物大分子卓越中心 特聘研究员(特聘骨干人才)
2015 中国科学院大学生物化学与分子生物学教研室副主任
2015 科技部973计划“表观遗传信息对染色质高级结构的影响”项目骨干
2015 获科技部“中青年科技创新领军人才”
2016 国家自然基金委员会创新群体项目“染色质结构及其调控”核心骨干
2016 国家自然科学基金委员会杰出青年,项目名称“着丝粒染色质建立和维持的表观遗传调控”
2016-2021 任《Genome Biology》和《JBC》 杂志编委
2017 中国科学院先导B类“人工染色体稳定遗传方法”子课题负责人
2017 国家自然基金委员会重点项目“着丝粒染色质建立和维持的表观遗传调控”项目负责人
2017 中国科学院生物大分子卓越中心 特聘研究员(特聘核心骨干)
2017 入选获选霍华德休斯医学研究院(HMMI)国际学者(International Research Scholar)

主要学术成果:
  在干细胞编程和重编程过程中,细胞主要是通过表观遗传的调控,有选择地进行基因沉默和基因激活,从而形成细胞特异的基因表达图谱,决定细胞的命运。表观遗传调控的分子机制主要是通过DNA甲基化、组蛋白的化学修饰及其变体等引起染色质结构动态变化,改变基因的表达活性来完成。因此,研究各种表观遗传机制对染色质结构动态变化的调控是表观遗传研究的核心内容。
  中国科学院生物物理研究所李国红研究员长期致力于染色质高级结构与表观遗传调控的分子机理研究,国内首次成功建立了一个具有国际领先水平的染色质高级结构和功能分析平台,在30nm染色质纤维的组装、结构和调控机理,着丝粒染色质结构和功能,染色质结构和细胞命运决定的分子机理等研究领域开展了较为系统的研究工作。近年来,取得了以“30nm染色质高分辨率结构解析”为代表的系列重要研究成果,利用自主建立的染色质体外组装和冷冻电镜技术,与朱平和许瑞明课题组合作,在国际上首次解析了30nm染色质纤维的高精度三维冷冻电镜结构,研究发现30nm染色质纤维以四个核小体为基本结构单元形成左手双螺旋结构;连接组蛋白H1在单个核小体内部及核小体单元之间的不对称分布及相互作用促成30nm高级结构的形成,首次明确了H1在30nm染色质纤维形成过程中的重要作用(Science. 2014)。该研究成果解决了分子生物学领域一个30多年悬而未决的重大科学问题,是染色质结构与表观遗传学领域一个重大进展;同时也为预测体内染色质结构建立的分子基础以及各种表观遗传因素对染色质结构调控的可能机理提供了结构基础。文章发表以后,受到了国内外学术界的广泛关注,在领域内引起了轰动,Science编辑部以“Double Helix, Doubled(双螺旋,无独有偶)”为题对这篇论文进行了专门介绍。同时,英国剑桥大学的Andrew Travers教授为此文撰写了题为“The 30-nm Fiber Redux(30nm纤维的归来)”的视点评论。加拿大Victoria大学的Juan Ausio教授在Bioessays杂志上为本文撰写了题为“The shades of gray of the chromatin fiber”的评述文章。该论文被F1000prime推荐为“Exceptional”级论文。该项工作也入选“A Tale of Chromatin and Transcription in 100 Structures” Cell综述纪念X射线晶体学100周年,该成果很快先后入选多本最新版的世界著名的生物化学教科书,包括:Lehninger Principles of Biochemistry和Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level以及Molecular Biology of Assemblies and Machines等。
  同时李国红研究员还取得了以下一系列重要研究成果:1)成功建立了一个具有国际领先水平的染色质高级结构和功能分析平台,从分子机理上探讨了两种重要组蛋白变体H2A.Z和H3.3在基因转录过程中协同调控染色质高级结构的作用机制(Genes & Dev.2013),该论文被F1000prime 推荐为“优秀”级论文;2)阐明了几个参与组蛋白变体识别和染色质组装的重要蛋白质复合物的三维结构及功能分析,为深入研究染色质结构和细胞命运决定的表观遗传调控机制提供理论基础(Genes & Dev.2011)(Nat. Struct. Mol. Biol.2012);3)建立了一套研究着丝粒染色质结构与功能的研究体系,首次发现着丝粒特异组蛋白变体CENP-A Ser68位的磷酸化/去磷酸化可以通过影响CENP-A特异的分子伴侣HJURP的识别来调控CENP-A在不同细胞周期中着丝粒区域的动态组装(Dev. Cell.2015),斯坦福大学的Aaron Straight教授在Developmental Cell同期为此文撰写了视点评论,中国科技大学的姚雪彪教授在“科学通报”上也为此文撰写了视点评论。同时,该论文被F1000prime 推荐为“杰出”级论文;并发现着丝粒染色质高级结构的动态变化可以调控CENP-N蛋白在细胞周期中的动态组装(Genes & Dev.2015),该论文被F1000prime 推荐为“杰出”级论文。
  李国红研究员课题组在30nm染色质纤维体外重建与分析、染色质高级结构与功能分析、生物大分子的单分子操纵与成像、全基因组染色质结构图谱分析、干细胞生物学等研究领域建立了国际领先的研究平台,取得了多项国际领先的研究成果,引起国内外同行的广泛关注,同时培养了一支结构合理、富有工作效率的优秀的学术团队。