当前位置 >> 科学研究 >> PI实验室
表观遗传学实验室

表观遗传学实验室

 

翁杰敏 教授

    翁杰敏教授1994年获得美国Vermont大学微生物和分子遗传学博士学位,之后在美国国立卫生研究院从事博士后研究,1997年至2007年间先后担任美国贝勒医学院分子和细胞生物学系助理教授、副教授。翁杰敏教授长期从事细胞核激素受体调控基因表达的分子机制以及表观遗传分子机制方面的研究,其领导的实验室研究细胞核激素受体共调控因子并获得许多突破性成果,已在国际核心期刊发表论文近70篇,包括Cell,Nature,Science等一流期刊,其研究论文他引达2000多次,并于2001年荣获美国内分泌学协会的优秀青年科学家奖。
    2007年4月回华东师范大学担任生命医学研究所副所长,生物化学与分子生物学专业教授、博士生导师,并建立了表观遗传学实验室。回国后主要从事组蛋白密码识别蛋白的鉴定及功能研究,并继续研究细胞核激素受体调控基因表达的分子机制。五年来已鉴定出一批修饰性的组蛋白密码识别蛋白,并对其中的一些蛋白进行了分子机制的研究,取得了一定的成果,已在SCI期刊上发表了十多篇文章,另有一些已投稿或正在准备投稿。科研经费方面已主持表观遗传学领域973重大发展研究计划子课题1项并参与1项,国家自然科学基金重点项目及面上项目各1项,主持及参与上海市科委科技项目各1项。
 


学术团队

研究骨干 客座教授 技术骨干

翁杰敏 教 授
李纪文 副教授

杜宪兴 副教授

张普民,美国贝勒医学院分子生理和生物物理学系学系副教授。
徐建明,美国贝勒医学院分子与细胞生物学系副教授。

屠珏翔  本科


博士研究生
张慧,李丕顺,贾园荟,齐善康,高芹芹,王荔娜,方兰,陈佩林,张桥,高舒曼,关文月,魏伟

硕士研究生
程诗萌,赵茜,李茜,张俊英,张玲,余春雷,李波,高文琪,檀硕,彭瑾,于方,刘晓光,李佳伦,王志强,王瑞萍,徐亮亮

研究方向
1. 表观遗传学
2. 核激素受体的基因表达调控机制
3. 人工诱导干细胞

一.表观遗传调控的分子机制研究
(1)组蛋白甲基化是如何建立和去除的
(2)组蛋白化学修饰的信息是如何传递和解读的
(3)DNA甲基化的建立与维持的分子机制及与组蛋白修饰的互动(cross-talk)
二.细胞核激素受体调控基因表达的分子机制研究。

(1)雄性激素受体AR的转录调控研究。
(2)核激素受体共调节因子 (coregulators)的作用机制和生物学功能。
三.人工诱导干细胞新方法与调控机制研究
全能胚胎干细胞在再生医学和疾病治疗上具有广阔的前景,然而其应用却受到来源及伦理的制约。我们将研究直接用TAT融合蛋白转染细胞的方法诱导产生全能干细胞以及其他关键转录因子在此过程中的作用机制。

 

研究成果

    在过去的五年时间里,经过大家不断的努力和辛勤工作,翁杰敏教授实验室已发展成为一个拥有两个副教授,20多个博士生和硕士生的研究团体,各项研究工作已顺利展开并取得了阶段性的成果。主要的研究成果包括以下几个方面:
1. 我们已阶段性完成了对两个组蛋白去甲基化酶(Aof1/LSD2和PHF8)的研究。鉴定了一个新的组蛋白去甲基化酶,而且部分揭示了其作用机制,已发表于Cell Research (Cell Res. 2010,20(3):276-87)。确定了PHF8是一个组蛋白去甲基化酶,而且建立了其去甲基化酶活性与神经分化的相关性,这一成果已在Cell Research (Cell Res. 2010,20(8):908-18)上发表。在上述工作的基础上,我们希望进一步探讨PHF8调控组蛋白修饰和神经发育的分子机制,我们发现PHF8负向调控胚胎干细胞因子Oct4,并且该调控能力与其去甲基化酶活性相关,我们正在与中科院生化细胞所陈德桂组合作,构建PHF8条件性敲除小鼠模型,以期进一步研究去甲基化酶PHF8的生理功能和作用机制。

 

2. ICBP90/UHRF1是目前哺乳动物细胞中所知的唯一一个既能特异结合甲基化H3和甲基化CpG的蛋白。我们的初步结果表明通过结合K9甲基化或甲基化DNA, UHRF1能有效定位到异质染色体上,并在异质染色体的形成与维持中起重要作用。UHRF1是我们实验室重点研究的一个蛋白,围绕这一蛋白我们开展了多方面的研究工作,其中包括:1)UHRF1介导DNA甲基化的维持的分子机制研究;2)UHRF1的H3K9甲基化结合能力和半甲基化DNA结合能力在基因组水平上对DNA甲基化的影响;3)UHRF2(UHRF1在人类和小鼠中的同源蛋白)与UHRF1在DNA甲基化维持中的功能比较等。这一课题的部分研究成果已在Cell Research上发表(Cell Research 2011, 21(12):1723-39),另有一些阶段性研究成果已投稿Nature Communications,目前正在修回中。

 

3. 组蛋白的翻译后修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化等等。我们实验室的另一个研究重点是鉴定各类组蛋白密码识别蛋白,我们采用的方法是通过位点特异性修饰的组蛋白多肽(甲基化修饰、乙酰化修饰等)与Hela细胞核抽提液反应,进而通过质谱鉴定的方法从中鉴定出一批能特异性结合各类组蛋白修饰性多肽的结合蛋白,我们把重点放在组蛋白甲基化修饰的多肽结合蛋白上,主要研究H3K4甲基化、H3K9甲基化和H3R17甲基化的结合蛋白的生物学功能和它们的基因转录调控的分子机制。目前已取得阶段性成果和正在开展的工作包括Nardilysin(H3K4二甲基化识别蛋白)、PAF1蛋白复合体(H3K4甲基化识别蛋白)、CARM1(介导组蛋白H3精氨酸R17和R26甲基化的甲基化酶)等。 其中Nardilysin通过特异识别它的靶基因启动子区域的H3K4me2而结合到该区域,同时招募NcoR/SMRT复合体来抑制它的靶基因的转录,这一工作已发表在J Biol Chem.(J Biol Chem. 2012,287(13):10089-98)上。另外,由CARM1介导的组蛋白H3R17和H3R26的甲基化修饰通过与组蛋白乙酰化的协同作用,抑制染色体重塑和去乙酰化酶复合体(NuRD)和TIF1家族阻遏因子与组蛋白H3的结合,从而增强组蛋白的乙酰化程度,进而激活靶基因的转录,这一研究成果已发表在PLoS One(PLoS One 2012,7(6):e34692)上。其他的相关研究部分已经取得了阶段性的成果,正在整理数据准备投稿。鉴定和研究组蛋白密码识别蛋白,将有助于我们深入了解表观遗传调控的基本分子机制和生理病理功能。

 

 4. 细胞核激素受体在胚胎发育、个体生长和发育、代谢、内分泌调控和癌变等多方面起着重要作用。研究AR转录调控蛋白对深入了解AR的作用机制和通过干预AR的活性治疗男性更年期疾病和前列腺癌有重大意义。我们实验室和其他实验室之前报道了组蛋白去甲基化酶LSD1和精氨酸甲基转移酶CARM1都是AR的转录共激活因子,但其具体的分子机制还不够清楚。目前,我们重点开展的是以下几个方面的研究:1)研究组蛋白去甲基化酶LSD1调控AR转录激活的分子机制;2)研究CARM1介导的组蛋白精氨酸甲基化间接促进AR转录活性提高的分子机制;3)研究SUMO修饰对AR转录激活的抑制作用和分子机制;4)染色质重塑因子SWI/SNF复合体在AR介导的染色质重塑过程中起作用的分子机制。

 

5. 干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,在一定条件下,它可以特化成各种功能细胞,从而构成机体各种复杂的组织器官。干细胞不仅在临床应用上极具价值,同时也是重要的基础理论研究工具----生物医学和临床医学借助人类干细胞研究推进再生医学的发展,致力于解决机体损伤、疾病康复过程中受损组织器官的修复与重建等生物学和临床医学面临的重大难题。目前的iPS 技术广泛依赖于病毒或DNA 载体,其实际应用受限于外源遗传物质的插入或残余所引发的潜在风险和较低的诱导效率,所以,建立安全高效的iPS 是普及化、临床化该技术的先决条件。在人工诱导干细胞方面,我们尝试利用TAT与重编程因子Oct4,SOX2,c - Myc,KLF4和Nanog的融合蛋白替代其相应的逆转录病毒,将小鼠胚胎成纤维细胞去分化、重编程为IPS,以建立无外源遗传物质的高效安全的IPS诱导方法,该课题的一些初步的研究结果已发表在Biomaterials上(Biomaterials 2012,33:5047-5055)。

  

最新发表论文
  1. Karagianni P, Amazit L, Qin J, Wong J. 2008. ICBP90, a novel methyl K9 H3 binding protein linking protein ubiquitination with heterochromatin formation. Mol Cell Biol 28(2):705-17
  2. Ishii S, Kurasawa Y, Wong J, Yu-Lee LY. 2008. Histone deacetylase 3 localizes to the mitotic spindle and is required for kinetochore-microtubule attachment. PNAS 105(11):4179-84.
  3. Liang J, Wan M, Zhang Y, Gu P, Xin H, Jung SY, Qin J, Wong J, Cooney AJ, Liu D, and Songyang Z. 2008. Nanog and Oct4 associate with unique transcriptional repression complexes in embryonic stem cells. Nature Cell Biology.10(6):731-739.
  4. Fu j, Jiang J, Li J, Wang S, Shi G, Feng Q, White E, Qin J and Wong J. 2009. The deleted in brest cancer 1 (DBC-1): A novel AR coactivator that promotes AR DNA binding activity. J Biol Chem. 284(11):6832-40.
  5. Chan D, Wang Y, Wu M, Wong J, Qin J and Zhao Y. 2009. Unbiased proteomic screen for binding proteins to modified lysines on histone H3. Proteomics 9(9):2343-54.
  6. Yang Z, Jiang J, Stewart DM, Qi S, Yamane K, Li J, Zhang Y, Wong J. 2010. AOF1 is a histone H3K4 demethylase possessing demethylase activity-independent repression function. Cell Res. 20(3):276-87
  7. Qiu J, Shi G, Jia Y, Li J, Wu M, Li J, Dong S and Wong J. 2010. The X-linked mental retardation gene PHF8 is a histone demethylase involved in neuronal differentiation. Cell Res. 20(8):908-18.
  8. Fu J, Qin L, He T, Qin J, Hong J, Wong J, Liao L, Xu J. 2011. The TWIST/Mi2/NuRD protein complex and its essential role in cancer metastasis. Cell Res. 21(2):275-89.
  9. Shen J, Zhang S, Li Y, Zhang W, Chen J, Zhang M, Wang T, Jiang L, Zou X, Wong J, Li X, Cui Y, Wang C. 2011. p14 (ARF) inhibits the functions of adenovirus E1A oncoprotein. Biochem J. 434(2):275-85.
  10. Zhang J, Gao Q, Li P, Liu X, Jia Y, Wu W, Li J, Dong S, Koseki H, Wong J. 2011. S phase-dependent interaction with DNMT1 dictates the role of UHRF1 but not UHRF2 in DNA methylation maintenance. Cell Res. 21(12):1723-39.
  11. Li, J., Chu, M., Wang, S., Chan, D., Qi, S., Wu, M., Zhou, Z., Li, J., Nishi, E., Qin, J. Wong J. 2012. Identification and Characteriation of Nardilysin as a Novel Dimethyl H3K4 Binding Protein Involved in Transcriptional Regulation. J Biol Chem. 287(13):10089-98
  12. Wu J, Cui N, Wang R, Li J and Wong J. 2012. A role for CARM1-mediated histone H3 methylation in protecting histone acetylation by releasing corepressors from chromatin. PLoS One 7(6):e34692
  13. Zhang H, Ma Y, Gu J, Liao B, Li J, Wong J*, Jin Y*. 2012. Reprogramming of somatic cells via TAT-mediated protein transduction of recombinant factors. Biomaterials 33:5047-5055.* Co-corresponding author
  14. Hu C, Zhang S, Gao X, Gao X, Xu X, Lv Y, Zhang Y, Zhu Z, Zhang C, Li Q, Wong J, Cui Y, Zhang W, Ma L, Wang C. 2012. Roles of Kruppel-associated Box (KRAB)-associated Co-repressor KAP1 Ser-473 Phosphorylation in DNA Damage Response. J Biol Chem 287(23):18937-53.
  15. Cong R, Das S, Ugrinova I, Kumar S, Mongelard F, Wong J, Bouvet P. 2012. Interaction of nucleolin with ribosomal RNA genes and its role in RNA polymerase I transcription. Nucleic Acids Research (Epub ahead of print)
  16. Zhang Q, Qi S, Xu M, Yu L, Tao Y, Wu W, Chen Z* and Wong J* Structure-function analysis reveals a novel mechanism for regulation of histone demethylase LSD2/AOF1/KDM1b . In revision (Cell Research) * Co-corresponding author
  17. Liu X, Gao Q, Li  P, Zhang J, Li J, Koseki H, Wong J. UHRF1 targets DNMT1 for DNA methylation through cooperative binding of hemi-methylated DNA and methylated H3K9. In revision (Nature Communications)

 

上海市调控生物学重点实验室    上海市东川路500号华东师范大学生命科学学院生命医学研究所    邮编 200241   联系人:韩姬    沪ICP备05003394

Email:hanji114@gmail.com    电话:021-54344030    技术支持:上海屹超