Danny Reinberg教授专访:表观遗传学领域研究领头人

2016/05/18 来源:生物探索
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导读
2016年5月9-13日由冷泉港亚洲举办的Chromatin,Epigenetics and Transcription学术会议在苏州举办。纽约大学的Danny Reinberg教授作为特邀嘉宾做了主题演讲:“Epigenetics: One Genome, Multiple Phenotypes”。生物探索非常有幸在会后对他进行了采访。


2016年5月9-13日由冷泉港亚洲举办的Chromatin,Epigenetics and Transcription学术会议在苏州举办。纽约大学的Danny Reinberg教授作为特邀嘉宾做了主题演讲:“Epigenetics: One Genome, Multiple Phenotypes”。生物探索非常有幸在会后对他进行了采访。

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怎么读表观遗传教材

Danny Reinberg教授是表观遗传学经典教材《epigenetics》的作者之一;该书的中文版本《表观遗传学》由朱冰、孙方霖翻译,科学出版社出版。《epigenetics》对表观遗传学进行了全面的介绍。总结了目前在表观遗传学领域获得的进展,鼓励更多从事遗传学研究的学生、研究人员和医生从事表观遗传学研究。


《epigenetics》介绍了DNA甲基化、染色体修饰、RNA干扰等表观遗传学调节的基本分子机制,表观遗传学的发展历史,表观遗传学的模式生物(如细菌、真菌、植物、昆虫和哺乳动物)。最后一章介绍了在衰老、癌症和其它一些人类疾病中表观遗传学的研究进展。对医学院的学生和生物医药的研究人员最后一章节是比较重要的,但是Danny Reinberg教授建议大家尽量通读一遍全书,这对于理解表观遗传学的机理和设计实验的基础很重要。他并不建议大家只局限于最后一个章节,一切真核生物的机制,包括酵母对理解人类都很重要,只局限于哺乳动物是很糟糕的。

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表观遗传学的分子机制的研究

Danny Reinberg教授领导的实验室目前的研究重点是表观遗传学的分子机制。是指除了核苷酸序列之外的遗传信息,导致基因不同表达模式,区分一个生物的不同细胞。因为每个生物体的所有细胞都含有相同的基因,它们所表达的不同基因模式部分来自于DNA的不同区域包装得有多紧。DNA的包装即可以是对基因表达的阻碍,也可以是一个松散的组合,允许RNA聚合酶能接近DNA进行转录。在发育过程中,基因组的不同区域被不同地包装以产生不同的组织。这些基因表达的模式而后就被保持在成年细胞中,重要的是这种序列以外的遗传信息在细胞分裂后被转移到子细胞,使组织特异性再次保持。

Danny Reinberg教授实验室特别感兴趣的是负责对组蛋白的氨基酸残基甲基化修饰的酶。表观遗传学分子机制的一个重要方面是DNA的不同包装如何由组蛋白的特殊修饰所调节。组蛋白可以在其N-末端修饰,这些修饰包括乙酰基和甲基磷酸。实际上,其中的一些修饰会影响同一组蛋白上的另一些修饰,这意味着调节这个过程的复杂性和内在的动态化。一些甲基化修饰看起来非常稳定,它们的存在可能是可遗传的基因表达模式的原因。他们正研究要到达更高阶的基因组结构需要的因子,以及对甲基集团的调节和功能化的酶,以及它们在何时及怎样以DNA不同的组蛋白为靶标的。

考虑到肿瘤的发生是一个错误的调控基因表达模式的典范,表观遗传学的分子基础的研究将涉及到异常以及正常细胞。作为一个例子:在前列腺癌后期,一个研究中的组蛋白赖氨酸甲基化转移酶上调,特别是在癌症转移时。目前他们正在利用小鼠模型调查这个组蛋白赖氨酸甲基化转移酶的功能。

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以蚂蚁为表观遗传学的模式生物

Danny Reinberg教授以蚂蚁为模式生物,做了很多表观遗传学的研究。为什么要在蚂蚁中研究表观遗传学呢?首先蚂蚁是很好的研究社会学行为的昆虫。比如蜜蜂也是,但是蜜蜂在操作上有点麻烦。在蚂蚁的生物学中,有趣的是蚂蚁的品级分化不是由种属所决定的。根据环境因素,任何卵都可能发育成一个成年工蚁或蚁后。在分子水平上这意味着,即使是发展轨迹指定的基因组中,按什么轨迹以及在如何在之后的成年生活中一直维持一定是DNA序列变化之外的机制决定的,这属于表观遗传学定义。研究在蚁群中如何建立和维持个体的不同可能会为研究多细胞生物中细胞如何建立和维持细胞间的不同提供一个新的角度。蚂蚁作为一种模式生物将大大有助于其它生物包括人类的表观遗传学研究。这个不是牵强附会,毕竟我们很多对人类中胚胎发育的分子机制都是来自于对果蝇的研究。


另外在蚂蚁生物学方面一个有趣的但令人迷惑的是不同蚂蚁品级之间寿命的差异。根据不同的蚂蚁种属,蚁后可以生活长达10-30年,而工蚁通常只有很短的几个月到几年。但是蚁后和工蚁的基因组是相同的。因此寿命的决定因素肯定是环境的和表观遗传学的机制。为了了解蚂蚁和衰老研究,Danny Reinberg教授实验室选择了两个特定种属的蚂蚁,通过比较基因组和表观基因组学来研究这两种蚁群行为的遗传和表观遗传学基础。

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表观基因组学的未来与科研工作感言

我们咨询了Danny Reinberg教授表观基因组学研究的看法,Danny Reinberg教授认为表观基因组学非常重要,应当继续推进其研究。尤其是对于个性化医疗很重要,个性化医疗很大程度决定于个人的表观遗传学状况。他认为从现在起5年时间,当癌症等疾病需要治疗时首先要检测患者的表观遗传状况,看看是什么影响了基因表达。Danny Reinberg教授认为表观基因组进一步深入研究的难点应该是在数据处理、生物信息学方面。


对于科研工作Danny Reinberg教授说科学研究是很好的职业,但不仅仅是一项工作,你必须对它充满激情。科学之美很大程度是由于你爱它,每天你起来你都希望去你的实验室、希望去读点文章,去看看实验进展发生了什么。对科学必须是投入热情和有开放的思想的。

Danny Reinberg教授认为冷泉港亚洲会议非常棒,这是他第一次到这里参会,这个会议让他和其它一些美国的、欧洲的科学家到这里更近距离地面对亚洲群体举行演讲和报告,让科学家聚到一起,这对于科研非常重要。 

冷泉港亚洲

冷泉港亚洲沿袭美国冷泉港实验室的传统,为来自亚洲乃至全球的科学家及学生们,提供近距离分享最新科研进展的独特平台。在冷泉港亚洲,与会者不论地位、年龄、国籍、性别、种族,都将于会议全程得到平等自由的交流机会。冷泉港亚洲会议的最大特色,就是大部分在会议上发表的演讲,选择自全体与会者公开提交的摘要中(年会除外),报告涵盖了大量未发表的最新科研进展。

通常,冷泉港亚洲会为每次会议指定一个小型国际组委会(3-5名来自不同国家或地区的卓越学者),来负责会议的组织和安排。该组委会在议题设立、各分会(session)设定及报告人和海报(Poster)筛选等相关范畴,享有完全的学术自主权。与会者在冷泉港亚洲官方网站www.csh-asia.org提交注册信息后,会立即收到包含有摘要提交链接的确认邮件。所有在线提交的摘要,将于截止日期后一周内寄送给会议组委会,由他们根据摘要质量及与会议议题契合度,筛选出进行口头演讲及海报展示的优秀作品。被选定摘要及状态会在会议开始前3-4周于官网公布。组委会将根据选出的摘要,设定会议讨论议程及分议题,与会者在抵达会场后方可由摘要集获知会议详细日程及每一报告的具体安排。

冷泉港亚洲会议一般历时3-5天,由高密度的演讲分会、海报展示分会及各类社交活动组成。每一位演讲者的报告时间约为15-20分钟,台下听众将有5分钟的时间与演讲者进行交流问答。海报展示分会一般安排在下午,每一位作者都将有机会,就自己的研究成果及感兴趣的话题,与来自世界各地的学者们进行充分探讨。除常规的演讲与海报展示分会外,

冷泉港亚洲还将组织一系列鸡尾酒会、晚宴、舞会,或音乐会。轻松自如的氛围,消除了一切来自背景的隔阂,与会者之间的距离被无限拉近,灵感与火花不断涌现及碰撞着。冷泉港亚洲会议不止于演讲形式的各种互动,将使每一位与会者收益颇丰。信息传递不再是传统的单向,独特的会议模式使得科学探讨的沟通渠道多元而畅通。冷泉港亚洲会议不仅能够给与会者们提供一个前沿的国际交流平台,也将毫无疑问的促进与会者的成长并拓宽科学眼界,为亚洲地区学术文化的良性发展起到一定的催化作用。