Chao He

Structural analysis of Stc1 provides insights into the coupling of RNAi and chromatin modification. Proc Natl Acad Sci U S A [Full Text].

Sai Li

Sterical hindrance promotes selectivity of the autophagy cargo receptor NDP52 for the danger receptor galectin-8 in antibacterial autophagy. Science Signal [Full Text]. (Highlighted by Faculty of 1000, F1000 Microbiology).

Weiwei Wang & Lijun Wang

Hfq-bridged ternary complex is important for translation activation of rpoS by DsrA. Nucleic Acids Res [Full Text].

Chao He & Fudong Li

The methyltransferase NSD3 has chromatin-binding motifs, PHD5-C5HCH, that are distinct from other NSD (nuclear receptor SET domain) family members in their histone H3 recognitions. J Biol Chem [Full Text].

研究内容

我们主要应用核磁共振波谱学(NMR) 综合X-射线晶体衍射,冷冻电镜,生物分子生物学和细胞生物学等方法来研究生物大分子结构和动力学, 蛋白质-蛋白质相互作用, 蛋白质-DNA/RNA相互作用蛋白质-配体相互作用, 来解析生命过程中重要的生物大分子及其复合物的功能。

表观遗传重要蛋白质和复合物的结构生物学研究

染色质的结构是高度动态可塑的。在真核生物基因转录,DNA复制,DNA损伤修复过程中,染色质的高级结构要有序地受到外部因子如染色质重塑复合物,DNA及组蛋白修饰酶,组蛋白分子伴侣等外部因子的调控。同时核小体也会组装与去组装,并伴随不同组蛋白变体的交换。这个新兴领域目前仍有大量的科学问题悬而未决。我们因此综合运用核磁共振和X-射线晶体衍射技术,在结构的基础上阐明核小体翻译后修饰及组装的分子机制。展开+++

建设中。。。。

细胞粘附和迁移相关蛋白质的结构和分子机理研究

Multicellular organisms have specialized cells, epithelial and endothelial, that form selective barriers between tissues and different body compartments. These cells are polarized and adhere to each other through complexes that form junctions between the cells. These intercellular junctions not only carry out adhesive functions but also contain crucial components of the signaling pathways that regulate epithelial proliferation and differentiation. Proteins in cell junction are involved in many developmental processes and pathologies, such as cell polarity, morphogenesis, and tumor metastasis. 展开+++

建设中。。。。

非编码RNA的结构生物学研究

从转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)到snoRNA、microRNA、siRNA、snRNA、exRNA、piRNA、和lncRNA等,非编码RNA是一类不会翻译成蛋白质但却具有重要生物学功能的RNA分子,在体内广泛存在。最新的测序研究证实,人类基因组中约有98%的部分是不编码蛋白的基因,而只一点与其他物种相比时有着鲜明的区别,一定程度上解释了为什么哺乳动物远比其他物种复杂。

然而尽管非编码RNA已被发现在包括基因表达调控和剪切等细胞内过程中,以及癌症等疾病的发生发展中扮演重要角色,大量非编码RNA的精确的功能意义以及它们的结构功能关系仍然很大程度上未知。目前的研究发现,RNA分子在结构和功能上存在很大的灵活性。另外,由于RNA分子带有强负电,不易于结晶,使得使用X-射线晶体衍射方法对其进行结构研究变得困难。因此使用包括溶液核磁共振、小角散射、和冷冻电镜等在内的其他结构生物学手段研究RNA结构变得极为重要。其中核磁共振在研究非编码RNA这类结构上存在高度灵活性的生物分子时具有一定的优势。

我们研究组目前主要使用核磁共振和X-射线晶体衍射方法研究大肠杆菌里的非编码RNA以及它们与RNA分子伴侣蛋白Hfq复合物的结构。我们希望通过这些研究能进一步揭示非编码RNA在应激条件下调控下游mRNA翻译表达的分子机制。展开+++

RNA 调控是一种细胞中广泛存在的调控机制。目前被普遍接受的看法是:细菌对外界环境应激响应,如对氧化应激、紫外辐射,高渗透压,热休克、和温度变化的响应是通过一些小的非编码RNA(sRNAs)的网络来调节的。 sRNAs 介导的对环境应激信号调节一个重要的例子是调节rpoS 的翻译。rpoS 编码 RNA 聚合酶的 sigma 亚基,σ s。它被认为是大肠杆菌对应激响应的主调节者(Master regulator)。在低温下,rpoS 的翻译受到非编码的DsrA 的调控。DsrA 结合rpoS 是通过部分碱基互补配对来实现,两者相互作用可能会导致它们各自的二级结构发生变化,从而使rpoS 上的核糖体结合位点暴露出来利于下一步的翻译发生。rpoS 的翻译已被证明需要Hfq 蛋白参与,有证据显示Hfq 可以募集DsrA 与rpoS。但是Hfq如何与DsrA 结合,以及这种结合如何改变DsrA 的结构来提高其与rpoS 的结合效率并不清楚。

针对上述生物体系,我们展开了一系列的结构生物学的研究。我们首先选择了DsrA 第一个和第二个stem-loop 之间的一段U-rich 的核酸序列AU6A (AUUUUUUA),使用X-射线晶体衍射方法解析了它与Hfq65 蛋白复合物的高解析度三维结构(图一),并结合核磁共振、顺磁共振、荧光共振能量转移等多种生物物理手段提供的大量证据提出了DsrA 与Hfq 的结合需要两个Hfq 分子的协同作用这一新颖理论(Wang et al. Gene & Dev. 2011)。


进一步,为了了解Hfq在介导DsrA调控rpoS翻译过程中是否存在两个RNA同时结合Hfq这一状态,我们使用AU6A和A7两段RNA序列用于代表DsrA和rpoS上Hfq结合序列,和Hfq65蛋白共结晶获得了高分辨率的三元复合物晶体结构(图二),结合其他生化和功能实验,证实了这种三元复合物的状态在生理条件下存在的可能性,以及它存在的功能意义(Wang et al. Nucleic Acids Res. 2013)。

不同于DsrA,OxyS是大肠杆菌在氧化应激条件下产生的109-nt的sRNA。OxyS的产生可以激活和抑制多种基因的表达以及作为抗突变子保护细胞免受DNA损伤伤害。除了rpoS ,OxyS被发现还可以抑制编码一种转录激活子的mRNA fhlA的翻译,翻译抑制过程同样需要Hfq的帮助。为了了解OxyS和Hfq之间是如何发生相互作用,我们筛选了OxyS上可能的Hfq结合序列,获得两段部分重叠的RNA序列与Hfq的复合物结构(图三)。结构显示,OxyS采取与已报道的结合模式不同的、新颖的Hfq-sRNA结合模式(Wang et al. Nucleic Acids Res. 2015)

收缩---

生物大分子核磁共振方法研究

X-射线晶体学核磁共振波谱学和冷冻电镜是目前解析高分辨生物大分子三维结构的主要方法。其它方法,包括X-射线小角散射,电子顺磁共振(EPR),PCS和顺磁弛豫增强(PRE)等方法提供了重要的补充信息.我们应用和发展上述多种结构解析方法,使用多种分辨率下的实验室数据和分子动力学建模来研究生物大分子在多种时间尺度下的结构和动力学性质.展开+++

建设中。。。。

基于片段的化学生物学研究

靶标蛋白-蛋白相互作用体系被誉为药物发现的明珠。选择性的阻滞特定蛋白-蛋白相互作用极大地扩充了现有的药物靶点。蛋白-蛋白相互作用的热点区域相比于经典的激酶口袋,更为狭窄舒缓,因此发现高亲和力、高选择性的小分子抑制剂面临着巨大的挑战。2000年以来兴起的基于片段的先导化合物发现在新型的靶点研究上成果丰硕,目前已有一个药物上市,数十种药物进入临床。我们建立了国内首批高度自动化的核磁片段筛选平台,针对和肿瘤增殖和迁移密切关联的表观遗传靶点和小GTP酶体系,发现了这类靶点的弱结合的苗头化合物,并在结构指导下拼装为类似先导化合物的化学探针。探索这类探针在细胞内阻滞相应的蛋白-蛋白互作,从而抑制肿瘤增殖和迁移的分子机制。 展开+++

靶标蛋白-蛋白相互作用体系被誉为药物发现的明珠。选择性的阻滞特定蛋白-蛋白相互作用极大地扩充了现有的药物靶点。蛋白-蛋白相互作用的热点区域相比于经典的激酶口袋,更为狭窄舒缓,因此发现高亲和力、高选择性的小分子抑制剂面临着巨大的挑战。2000年以来兴起的基于片段的先导化合物发现在新型的靶点研究上成果丰硕,目前已有一个药物上市,数十种药物进入临床。我们建立了国内首批高度自动化的核磁片段筛选平台,针对和肿瘤增殖和迁移密切关联的表观遗传靶点和小GTP酶体系,发现了这类靶点的弱结合的苗头化合物,并在结构指导下拼装为类似先导化合物的化学探针。探索这类探针在细胞内阻滞相应的蛋白-蛋白互作,从而抑制肿瘤增殖和迁移的分子机制。

收缩---