肖锐  研究员

武汉大学医学研究院

获得武汉大学学士和博士学位,并在美国加州大学圣地亚哥分校付向东教授实验室完成博士后训练。2017年12月全职回武汉大学医学研究院担任课题组组长,研究员。主要从事RNA结合蛋白功能与机制的研究。主要成果有发现了hnRNP U通过调节剪接体U2 snRNP的成熟来全面调控可变剪接;发现DNA去甲基化中间状态能减慢转录速度,证明RNA聚合酶II 可在转录延伸过程中作用为表观遗传传感器;发现RNA结合蛋白RBFox2通过结合新生RNA招募PRC2定位染色质来抑制基因转录,并提出了新生RNA为“转录反馈调控传感器”新概念;完成ENCODE项目,发现RNA结合蛋白广泛地与染色质相互作用,并参与染色质结构和转录调控。以第一作者和通讯作者在Cell、NatureMolecular Cell等杂志发表多篇高水平论文。

Presentation Title

RNA-based Regulation of Transcription by RNA Binding Proteins

Summary

Increasing evidence suggests that transcriptional control and chromatin activities at large involve regulatory RNAs, which likely enlist specific RNA binding proteins (RBPs). Although multiple RBPs have been implicated in transcriptional control, it has remained unclear how extensively RBPs directly act on chromatin. We embarked on a large-scale RBP ChIP-seq analysis, revealing widespread RBP presence in active chromatin regions in the human genome. Like transcription factors (TFs), RBPs also showed strong preference for hotspots in the genome, particularly gene promoters, where their association is frequently linked to transcriptional output. Unsupervised clustering reveals extensive co-association between TFs and RBPs, as exemplified by YY1, a known RNA-dependent TF, and RBM25, an RBP involved in splicing regulation. Remarkably, RBM25 depletion attenuates all YY1-dependent activities, including chromatin binding, DNA looping and transcription. We propose that various RBPs may enhance network interaction through harnessing regulatory RNAs to control transcription.

郭安源  博士/教授

华中科技大学生命科学与技术学院

华中科技大学生命科学与技术学院教授、博导,基金委优秀青年科学基金获得者、教育部新世纪优秀人才。

2007年毕业于北京大学获生物信息学博士学位。2007-2009在美国从事复杂疾病生物信息学博士后研究。研究领域主要为应用生物信息学方法研究转录因子和miRNA等重要调控因子在癌症等复杂疾病中的调控机制及其治疗及预后靶标的发现。在生物信息调控数据库构建、癌症基因表达调控网络分析、高通量测序数据分析和白血病调控机制分子靶标等方面有深入的研究,建立了AnimalTFDB,miRNASNP,EVmiRNA等具有一定国际影响力的数据库,开发了转录因子和miRNA共调控网络研究方法和癌症多组学分析平台GSCALite,并应用于白血病和肿瘤微泡等研究中发现关键调控分子和靶标。在Cancer Research、Nucleic Acids Research、Cell Reports、Theranostics、Briefings in Bioinformatics、Bioinformatics等杂志发表论文50余篇,被他引2500多次。在国际ISMB和国内生物信息大会做过邀请报告,主持国家自然科学基金多项,担任多个专业委员会委员,担任Scientific Reports等杂志的编委。

Presentation Title

癌症中细胞外囊泡miRNA的功能分析及其表达数据库

Summary

细胞外囊泡(EV)是细胞通讯和肿瘤发生、转移的重要媒介,也是肿瘤液体活检的重要手段。miRNA是EV中研究最为广泛的分子,在EV的功能调控中起重要作用。这里,我将介绍我们在EV相关miRNA中的功能研究和EVmiRNA表达数据库的生物信息学研究进展。基于已有的500多个EV miRNA测序数据集,我们分析了不同组织和疾病EV中的miRNA表达及其特异表达,构建了名为EVmiRNA的数据库,供全世界学者免费访问 http://bioinfo.life.hust.edu.cn/EVmiRNA/。我们的研究也发现白血病细胞来源的EV中的miRNA可以调控EV恶性转化正常造血干祖细胞,间充质干细胞MSC的EV中的miRNA可以作为MSC衰老的标志物分子,骨髓瘤细胞分泌的EV中的miRNA可以调控骨病进展等等,相关研究发表在Nucleic Acids Research,Cancer Research和Theranostics等杂志。

何顺民 研究员

中国科学院生物物理研究所

中科院生物物理所研究员,健康大数据研究中心常务副主任,中国科学院大学教授,博士生导师。

何顺民毕业于中科院生物物理所,获中科院院长优秀奖,并在哈佛大学医学院完成博士后研究。何顺民从2004年开始从事生物大数据的分析,开发相关算法、软件和数据库20多个,发表SCI论文30多篇,总影响因子超过200,被引次数超过1300。其中以第一作者/通讯作者在Cell Research、Nature Communications、Trends in Genetics、Nucleic Acids Research和Bioinformatics等期刊上发表论文近20篇。有PB量级大数据处理分析的经验和能力;擅长基因组数据的分析和变异位点的解读,尤其是针对基因组中97%的非编码区域的变异位点的解读;擅长不同来源数据和多组学数据的整合分析。作为课题负责人承担过国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家高技术研究发展计划(863计划)、精准医学重点研发专项、国家自然科学基金和中科院知识创新工程等项目。

Presentation Title

6mA-DNA-binding factor Jumu controls maternal-to-zygotic transition upstream of Zelda

Summary

A long-standing question in the field of embryogenesis is how the zygotic genome is precisely activated by maternal factors, allowing normal early embryonic development. We have previously shown that N6-methyladenine (6mA) DNA modification is highly dynamic in early Drosophila embryos and forms an epigenetic mark. However, little is known about how 6mA-formed epigenetic information is decoded. Here we report that the Fox-family protein Jumu binds 6mA-marked DNA and acts as a maternal factor to regulate the maternal-to- zygotic transition. We find that zelda encoding the pioneer factor Zelda is marked by 6 mA. Our genetic assays suggest that Jumu controls the proper zygotic genome activation (ZGA) in early embryos, at least in part, by regulating zelda expression. Thus, our findings not only support that the 6mA-formed epigenetic marks can be read by specific transcription factors, but also uncover a mechanism by which the Jumu regulates ZGA partially through Zelda in early embryos.

贾桂芳 研究员

北京大学

发现首个RNA化学修饰N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosion,m6A)的去修饰酶,揭示了RNA修饰动态可逆性,开辟了 “RNA表观遗传学或表观转录组学”全新的研究领域。作为第一作者发表在Nature Chemical Biology,得到Science和Chemical & Engineering News等杂志和媒体的高度评价,并在2015年被Nature Chemical Biology杂志评选为过去十年该杂志发表的最佳论文之一“Greatest hits”。2012年引进北京大学化学与分子工程学院,率先在国内和国际上开展“植物中RNA化学修饰的研究及功能调控”,并提出了将RNA表观遗传学应用于植物改造的设想,主要研究植物RNA化学修饰和RNA表观遗传学对拟南芥、水稻等农作物生长发育、胁迫响应的分子调控机制和农艺性状改良研究。目前承担国家自然科学基金、国家重点研发计划重点专项子课题等多项课题。在Nature、Nature Chemical Biology、Nature Communications、Nucleic Acids Research等国际著名期刊发表30多篇高水平SCI论文。

Presentation Title

Detecting and mapping epitranscriptomic mark N6-methyladenosine

Summary

The epitranscriptomic mark N6-methyladenosine (m6A) is the most abundant post-transcriptional RNA modification in both eukaryotic mRNA and long non-coding RNA (lncRNA). These marks are commonly installed by an m6A writer complex and erased by AlkB family dioxygenases (e.g., FTO and ALKBH5 in human). m6A marks mediated by m6A-binding proteins can regulate RNA processing and metabolism. Owing largely to the inert reactivity of the methyl group of m6A, transcriptome-wide m6A detection methods have to date relied on m6A-antibody immunoprecipitation (m6A-IP). And the RNase H derived SCARLET method is the only one that can quantitatively detect the m6A status of a single mRNA or lncRNA locus, but its time-consuming and radioactive labeling requirements have limited its wider application. Thus it is desirable to develop new techniques/tools for detecting locus-specific m6A and transcriptional-wide m6A sites. Here we developed two tools: 1) an elongation- and ligation-based qPCR amplification method for the radiolabeling-free detection of m6A position in a single gene; and 2) antibody-free and chemical-labeling method for mapping m6A methylome.

李劲松 研究员

中科院生化与细胞所

现任中科院生化细胞所研究员,细胞生物学国家重点实验室主任,长期从事干细胞和胚胎发育相关的研究,率领团队建立了小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞(即“人造精子”),证明其能代替精子使卵子受精产生健康小鼠(即“半克隆技术”);利用该技术实现小鼠个体水平的遗传筛选,发起并推动基因组标签计划(Genome Tagging Project,GTP)。研究成果入选2011年和2012年“中国科学十大进展”。以第一完成人获得上海市自然科学一等奖。在Cell、Nature、Cell Stem Cell、Nature Cell Biology等杂志发表论文80余篇。荣获中科院“百人计划”、国家杰出青年科学基金、上海市“青年科技杰出贡献奖”、中青年科技创新领军人才、“树兰医学青年奖”、“谈家桢生命科学创新奖”、“何梁何利基金科学与技术创新奖”、中组部“万人计划”领军人才。

Presentation Title

基因组标签计划(Genome Tagging Project,GTP): tag every protein in mice through “artificial spermatids”

Summary

哺乳动物单倍体胚胎干细胞的建立为生命科学研究提供了新的工具。2012年,我们建立了只携带精子遗传物质的小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞,并证明这一细胞能代替精子在注入卵母细胞后支持胚胎发育产生健康的半克隆小鼠,即半克隆技术。2015年,我们通过将调控雄性印记基因H19和Gtl2表达的H19-DMR和IG-DMR敲除后获得了能稳定产生半克隆小鼠的单倍体干细胞(又称为“人造精子细胞”),并证明它们能用于稳定高效产生遗传修饰的半克隆小鼠。与CRISPR-Cas9技术结合,“人造精子细胞”介导的半克隆技术可以实现:(1)一步获得携带多基因突变的杂合小鼠模型,用于模拟人类多基因介导的复杂疾病;(2)快速获得携带人类疾病相关点突变小鼠用于研究疾病发生的分子机制;(3)一步获得针对不同基因的突变小鼠,实现小鼠个体水平的遗传筛选,便于从大量候选基因中快速筛选出重要基因进行深入研究;(4)一步获得针对特定蛋白质不同碱基突变的小鼠,实现蛋白质关键氨基酸的在体遗传筛选;(5)建立携带蛋白质标签敲入的“人造精子细胞”库,进而获得携带蛋白质标签的小鼠库,为实现全基因组蛋白质标签计划(genome tagging project, GTP)提供技术保障。这些研究显示“人造精子细胞”介导的半克隆技术为研究人类疾病和发育,以及开展蛋白质功能的在体、实时、动态、网络研究提供了新的手段。

李杨欣 教授

苏州大学

李杨欣,苏州大学心血管病研究所教授,江苏省双创人才/ “双创团队”领军/ “六大人才高峰”创新团队领军/ “特聘医学专家”、 苏州市高层次“紧缺人才”。获中国科学技术大学学士学位和美国佛罗里达大学博士学位,先后于美国杜兰大学、德州心脏研究所任副教授和研究员。目前担任中国药理学会表观遗传药理学专业委员会副主任委员、中国病理生理学会心血管专业委员会委员、ISHR中国转化医学工作委员会委员,中国科技部干细胞重点专项评审专家、中国卫计委精准医学重点专项评审专家、中国教育部青年长江和长江特聘教授评审专家、美国心脏学会(AHA)科研基金评审委员等学术职务,是Cardiovascular GeneticsATVB等二十余种国际顶尖杂志的审稿人。

长期致力心血管疾病的发病、诊断和治疗方面的研究。在国际上有影响力的一流杂志上发表SCI论文63篇,第一作者或通讯作者文章43篇,其中包括Lancet Journal of Clinical InvestigationNature Review Cardiology等。参与编撰专著5部。近5年主持国自然国际合作项目、国自然重大研究计划培育项目、国自然面上项目,江苏省重点科技研发项目,江苏省“六大人才高峰”创新团队项目、江苏省“双创团队”临床转化项目和苏州市民生项目等。2017年,荣获中华医学会医学科技奖一等奖,江苏省科技奖二等奖,科学中国人年度人物奖。

Presentation Title

丝素水凝胶包裹的外泌体递送miR-675改善小鼠后腿血管功能障碍

Summary

衰老诱导的血管功能障碍是目前亟待解决的疾病难题,但是该过程的分子机制并不清楚。本研究的目的是鉴定出介导衰老诱导的血管功能障碍的信号通路,并且开发基于外泌体的治疗方法从而抑制衰老引发的血管病变。我们探索了衰老早期的分子机制,并选择了参与其中变化的上游分子miR-675进行干预治疗。

我们选择11月龄的 C57BL/6小鼠作为衰老前期体内模型,及H2O2模拟氧化应激诱导的H9C2心肌细胞衰老作为体外模型研究 miR-675的潜在治疗作用。结果表明,跟两周龄小鼠相比,11月龄小鼠的miR-675在骨骼肌组织中明显下调。在H2O2诱导的衰老细胞模型中,β-gal染色阳性细胞数明显增高,同时细胞增殖数量明显下降,伴随p21TGF-β1的蛋白水平和RNA的显著上调及miR-675的表达明显下调。miR-675 mimic预处理可以上调细胞内miR-675的表达,下调衰老相关的β-gal染色,同时上调细胞增殖水平。提示miR-675可以在细胞衰老模型中抑制控衰老相关的表型。为了探索miR-675在衰老过程中的分子机制,我们使用RNA22miR-675TGF-β1的相互作用关系进行了预测,结果表明TGF-β1miR-675潜在的靶基因。随后使用双荧光素酶实验来验证该位点和miR-675的结合情况,结果表明miR-675可以和TGF-β1上的3′UTR位点结合,并且下调荧光素酶的表达,从而证明了TGF-β1miR-675的靶基因。我们进而探索了在外泌体中装载miR-675的方法,同时检测了富含miR-675的外泌体在抑制衰老过程中的作用。在UMSC细胞中转入miR-675 mimic获得了富含miR-675的外泌体,将该外泌体和心肌细胞共孵育后导致心肌细胞中的miR-675明显上调,表明外泌体可以递送miR-675。随后将普通外泌体和富含miR-675的外泌体预处理衰老的心肌细胞,结果显示富含miR-675的外泌体比普通外泌体更有效的抑制了衰老,表现为衰老相关的β-gal染色的降低,细胞增殖的增高和衰老相关蛋白p21TGF-β1表达的降低。原位注射外泌体具有驻留时间短的缺点。为了解决这一难题,我们选择了丝素水凝胶来对外泌体进行包封。傅里叶红外检测结果显示丝素水凝胶对外泌体进行了成功的包封。激光多普勒灌注成像显示用丝素水凝胶包封的富含miR-675的外泌体能够有效提高小鼠后腿缺血损伤后的血液灌流。体外释放实验和体内不同时间点组织切片的红色荧光PKH26-外泌体信号表明丝素水凝胶可以在体外和体内提高外泌体的驻留时间。

综上所述,miR-675在调控细胞衰老中发挥重要的作用。丝素水凝胶包封外泌体的策略为治疗衰老诱导的血管功能障碍开辟了一个新的途径。

骆观正 教授

中山大学

骆观正博士主要从事表观遗传修饰调控基因表达机理方面的研究,近年来专注于核酸修饰的检测和功能分析,主要成果包括开发出甲基腺嘌呤的精准测序方法,并对其作用机理开展了一系列研究。目前以主要贡献发表论文11篇,他引500余次,总论文36篇,H-index 23。

Presentation Title

N6甲基腺嘌呤的精准检测和功能研究

Summary

N6甲基腺嘌呤(m6A)是mRNA上最丰富的一种修饰,同时也可能发生在DNA上。最近的研究表明,m6A参与了RNA相关的多种核心通路,在干细胞多能性维持、肿瘤发生、免疫应答等过程中发挥了重要功能。然而,现在针对m6A的检测基本依赖于免疫共沉淀技术,数据的质量和可重复性难以得到保证。甚至某些相互矛盾的结论也引起了学界的担忧。我们实验室致力于发展新型m6A检测技术,并与高通量测序和多组学分析结合,以求在更加精准的前提下去研究m6A的作用机制和生物学功能。

孙宝发 副研究员

中国科学院北京基因组研究所

孙宝发,博士,副研究员。2013年毕业于中国科学院动物研究所获博士学位。2013年至今在中国科学院北京基因组研究所工作。研究领域为表观转录组学功能调控规律及其与遗传性状表型和疾病关联机制。发现了RNA 6-甲基腺嘌呤(m6A)修饰酶新复合物、揭示了m6A修饰调控mRNA翻译、剪切的分子机理,解析了RNA修饰调控多种生物学过程的分子机制,建立了多种类型RNA甲基化的生物信息学分析流程,拓展了RNA甲基化表观转录组学研究领域分析方法。发表SCI论文30多篇,其中以第一作者/通讯作者在Nature、 Science Translational Medicine、Molecular Cell、Cell Research等国际期刊上发表论文10多篇。

Presentation Title

Gene expression regulation by RNA Methylation

Summary

Over 100 types of chemical modifications have been identified in various types of RNAs including non-coding RNA and mRNA, among which methylation is the most common modification. The N6- methyl-adenosine (m6A) and N5-methyl-cytosine (m5C) are the most common and abundant internal modifications on mRNA molecules. The recent identification of methyltransferases METTL3/METTL14/WTAP and NSUN2, and m6A demethylases ALKBH5 and FTO, supports the reversibility of RNA methylation. Several YTH-domain-containing proteins YTHDF1-3 and YTHDC1-2 specifically binding to m6A and ALYREF recognizing m5C have been identified to regulate various mRNA processing, suggesting vital roles of RNA modifications in gene expression control. Our recent works revealed indispensable roles of m6A in mRNA translation, spermatogonial differentiation, and haematopoietic stem and progenitor cell specification, and 5-methylcytosine promotes mRNA export. We have further performed RNA-BisSeq to map transcriptomic profiles of m5C in human cancers. We will discuss the recent progress in RNA modifications and their potential biological significance in this seminar.

王秀杰  研究员

中国科学院遗传与发育生物学研究所

中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员,博士生导师,分子系统生物学研究中心主任。中国科学院特聘核心研究员,国家杰出青年科学基金获得者,科技部中青年科技创新领军人才,中组部“万人计划”领军人才。兼任中华全国青年联合会科学技术界别副主任委员、中国青年工作者协会副秘书长、RNA Biology杂志编委等职务。

主要研究方向为非编码RNA的系统发现和功能相关的生物信息学与实验生物学研究,代表性工作包括发现心衰相关的miRNA,发现miRNA在调控m6A甲基化修饰方面的全新功能,发现m6A修饰促进长时记忆的形成等。多项工作得到了ScienceNow, Nature Review Genetics, Faculty of 1000 Biology等科技媒体的推荐与好评。在Nature, Cell Stem Cell, Cell Research, Circulation Research等杂志发表SCI论文90余篇,他引4000余次。先后获得“中央国家机关五四奖章标兵”、“中国青年五四奖章”、“全国五一巾帼标兵”、“中源协和生命医学创新突破奖”、中国科学院大学“朱李月华”优秀教师奖等荣誉或奖励,于2014年和2016年分别作为第二完成人和第四完成人两次获得“国家自然科学奖”二等奖。

Presentation Title

m6A RNA modification: mechanism, function and social implications

Summary

As the most abundant modification on mRNAs, N6-methyladenosine (m6A) has been recently identified as an important regulators for many essential biological processes. m6A modification usually occurs on adenosine within RRACH motifs, but usually only a small proportion of adenosine within the RRACH motif are methylated at certain cell stage. We have identified that the selectivity of m6A modification sites are regulated by miRNAs via sequencing pairing, revealing a novel function of miRNAs in regulating mRNA epigenetic modification. We also systematically characterized the function of m6A modification in regulating mouse cerebellum development and functions. Intriguingly, we found that the formation of m6A modification can enhance the efficacy of hippocampus-dependent memory consolidation by regulating early-response genes, yet excessive training can somehow compensate the function of m6A in regulating long term memory formation.

汪阳明  博士/研究员

北京大学分子医学研究所

汪阳明教授于2006年获美国伊利诺伊大学(Urbana-Champaign)生物化学博士学位;2006-2010年在美国加州大学(San Francisco)从事博士后研究,2011年回国至今在北京大学分子医学研究所任研究员。2011年入选首批国家“青年千人计划”;2015年获北京大学拜耳学者奖;2017年获自然科学基金委优秀青年科学基金和干细胞生物学分会青年研究员奖。

研究领域主要为干细胞和非编码RNA。主要成果包括建立了miRNA 全敲除小鼠胚胎干细胞系,率先证明了miRNA 作为一个群体对于胚胎干细胞增殖与分化具有重要功能;鉴定了多个调控胚胎干细胞增殖与分化的miRNA簇,系统解析了miR-290和miR-302家族在胚胎干细胞中对增殖、细胞周期、糖酵解代谢和自我更新等功能的调控作用及分子机制;发明了由miRNA控制CRISPR/Cas9基因编辑体系开启的技术平台,开发出了在活细胞中监测miRNA活性的传感器,成功实现了CRISPR基因编辑体系的细胞特异调控;鉴定了抑制FGF/ERK通路的长非编码RNA,解析了其促进胚胎干细胞自我更新的功能和分子机制。在重要学术杂志Nature Genetics, Nature Cell Biology, Nature Communications, Cell Reports,Cell Research, EMBO Journal和Stem Cell Reports等以第一或通讯作者发表多篇研究论文。论文总引用率2300余次。

Presentation Title

A microRNA-inducible CRISPR-Cas9 platform serves as microRNA sensors and cell type specific genome regulation tools

Summary

microRNAs (miRNAs) are an important class of small regulatory noncoding RNAs expressed by plants, animals and viruses. However, measuring miRNA activity in vivo remains a big challenge. Using a miRNA-mediated sgRNA releasing strategy and dCas9-VPR to drive a transgene RFP expression, we create a miRNA sensor that can faithfully measure miRNA activity at cellular levels and show that it can be used to monitor the differentiation status of stem cells. When sgRNAs are designed to target endogenous locus, we show this system can be adopted to achieve cell type specific activation of endogenous genes. Furthermore, when dCas9 is fused with a transcriptional repressor or a base editor, we show this system can be used to repress the expression of endogenous genes or mutate specific DNA bases of chromosome depending on the expression of cell type-specific miRNAs. Finally, by a miRNA sensor library screening, we discovered a previously undefined layer of heterogeneity associated with miR-21a activity in mouse embryonic stem cells. Together, these results highlight the utility of a miRNA-induced CRISPR-Cas9 system as miRNA sensors and cell type-specific genome regulation tools.

魏文胜  研究员

北京大学生命科学学院

北京大学生命科学学院研究员,博士生导师。同时担任北京大学生物医学前沿创新中心、北京未来基因诊断高精尖创新中心及北大-清华生命科学联合中心研究员,北京大学基因组编辑研究中心主任。主要研究基因编辑技术、功能基因组学以及基因治疗。

Presentation Title

CRISPR screening for the functional identification of lncRNAs

Summary

We have previously developed a high-throughput screening (HTS) method using CRISPR/Cas9 system, which has been broadly applied in the functional studies of coding genes. We have also established the first high-throughput screening strategy for functional investigation of long non-coding RNAs (lncRNAs) using a lentiviral paired-guide RNA (pgRNA) library. We have recently developed a novel approach for genome-wide screening of lncRNAs, a high-throughput method to study the function of topologically associating domains and active chromatin hubs, a re-designed sgRNA scaffold that greatly boosts the efficiency and data quality for HTS, and, a new approach for mapping of functional sites of protein of interest at single amino acid resolution. These high-throughput strategies will facilitate the accurate and rapid identification of functional genomic elements in various settings, and further expand CRISPR toolbox for mammalian genetics.

吴立刚  研究员

中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所

中科院上海生科院生化与细胞所,研究员,博士生导师,中科院“百人计划”。长期从事非编码小RNA的分子机制和功能研究,系统性地揭示了miRNA、siRNA和piRNA等小RNA的加工、修饰及其介导基因调控的机制和功能。“工欲善其事,必先利其器”,所领导的实验室研发了多项RNA研究新技术,建立了先进的单细胞小RNA深度测序技术,在生殖细胞中发现了新型小RNA;发明基于共价交联的新型CLIP技术精准定位RNA-蛋白质相互作用。实验室建有RNA-蛋白质相互作用、单细胞小RNA深度测序和分析、生物信息分析三个技术平台,为探索发现新型小RNA、研究小RNA的分子机制提供了关键技术支撑。在小RNA研究领域取得了一系列重要研究成果,在Mol Cell,Nat Commun,Science Adv,PNAS,Mol Biol Evol,Current Biology,Elife等国际主流期刊上发表论文数十篇,研究成果获得Nature Reviews Molecular Biology、Nature Review Genetics、Elife等多家期刊的专评。现任中国生物化学与分子生物学会RNA专业委员会理事,撰写《表观遗传学》中非编码小RNA章节,担任Nature Communications、RNA Biology等期刊审稿人

Presentation Title

Exploring small RNA world by single cell sequencing

Summary

Single cell sequencing methods has greatly expanded our understanding of the cell heterogeneity and the complexity of biological processes. Small non-coding RNAs (sncRNAs) have  important biological functions. However, their expression dynamics and modifications are poorly understood at the single cell level because of the scarcity of RNA that is obtainable for sequencing analysis. Herein we have developed a CAS-seq method, which greatly improves the sensitivity and quality of small RNA sequencing, especially useful for detecting small RNAs expressed at very low level. Using CAS-seq, we profiled small RNAs in single oocytes of human and monkey and identified a novel class of ~20-nucleotide Piwi-interacting RNAs (piRNAs), which are the most highly expressed small RNAs in human oocytes and are specifically associated with Hiwi3 (Piwil3), a Piwi family protein lacked in mouse and rat. These new class of 20-nt piRNAs is significantly shorter than the classic piRNAs (26- to 30-nt), and is named as oocyte short piRNAs (os-piRNAs). More surprisingly, the os-piRNAs lacks 2’-O-methylation at their 3’ end, a hallmark of classical piRNAs. Such type of 20-nt os-piRNAs are absent in mouse oocytes, which are likely due to lack of Piwil3 gene on mice genome. In contrast, endo-siRNAs, the most abundant sncRNAs present in mice oocytes, are not expressed in human oocytes. It’s also noteworthy that less than 30% of os-piRNA clusters are overlapped with testis-piRNA clusters, indicating the male- and female- germ cells contain two different classes of piRNAs and their expression appears to be regulated by distinct transcription factors. The os-piRNAs are enriched on the antisense strand of recently evolved transposable elements (TEs) with 10A/10-nt 5’ overlap ping-pong signatures, consistent with their potential functions in silencing active TEs. Therefore, this study provide a valuable dataset for studying the function and evolution of small RNAs in primate oocytes and early embryos.

吴强 特聘教授

上海交通大学/广州医科大学

复旦大学微生物学学士和病毒学硕士学位;美国纽约州立大学石溪分校和冷泉港实验室细胞发育生物学研究生学历,哲学博士学位。上海交通大学特聘教授,系统生物医学研究院和上海市肿瘤研究所研究员,博士生导师。系统生物医学教育部重点实验室常务副主任,比较生物医学研究中心主任,科技部重大科学研究计划(973)项目首席科学家,享受国务院政府特殊津贴专家,上海市优秀学术带头人,教育部自然科学奖(一等奖)获得者。中国细胞学会表观遗传分会和中国遗传学会基因编辑分会专业委员,中美生命科学家学会终身会员。曾获得Sigma Xi Excellent Research Award, The Second Annual RNA Award, Damon Runyon Research Fellowship Award, American Cancer Society Research Scholar Award, Basil O’Connor Scholar Award等奖项。在分子遗传学和发育生物学领域取得一系列研究成果,相关论文发表于Cell (2015, 1999), Science (2017, 1996), Molecular Cell (2018, 2002), eLife (2018), JBPL (2018), Cell Research (2017), AJHG (2017), JMCB (2015, 2012), MCB (2014, 2009,1999), PNAS (2012, 2000) 等学术杂志。

Presentation Title

精准且可预测的CRISPR非编码片段编辑揭示成串绝缘子CTCF位点的三维架构规律

Summary

传统的第三代基因编辑CRISPR/Cas9系统通常被认为是随机和不可预测的,但我们最近发现在一对sgRNA造成双切口的情况下有很多是精准的,进一步研究发现可以通过干扰基因修复通路的方法提高基因编辑精准度,Cas9通过核酸内切酶活性可以造成突出末端切口,引起可预测的CRISPR基因编辑,对于众多人类遗传性疾病的基因治疗产生了广泛而深远的影响。我将汇报通过DNA片段编辑发现成串CTCF位点在三维基因组拓扑绝缘子架构以及复杂基因组单细胞特异性调控的规律。CTCF is a key insulator-binding protein and mammalian genomes contain numerous CTCF-binding sites (CBSs), many of which are organized in tandem arrays. Here we provide direct evidence that CBSs, if located between enhancers and promoters in the Pcdh and -globin clusters, function as an enhancer-blocking insulator by forming distinct directional chromatin loops, regardless whether enhancers contain CBS or not. Moreover, computational simulation and experimental capture revealed balanced promoter usage in cell populations and stochastic monoallelic expression in single cells by large arrays of tandem variable CBSs. Finally, gene expression levels are negatively correlated with CBS insulators located between enhancers and promoters on a genome-wide scale. Thus, single CBS insulators ensure proper enhancer insulation and promoter activation while tandem-arrayed CBS insulators determine balanced promoter usage. This finding has interesting implications on the role of topological insulators in 3D genome folding and developmental gene regulation.

杨建华  教授

中山大学生命科学学院

杨建华教授长期致力于开发RNA组学的方法和技术研究RNA的表观遗传调控及功能机制。近5年来,在Nature、Nature Cell Biology、European Urology、Nucleic Acids Res.和Cell Reports等杂志发表20多篇研究论文,9篇研究论文被选为ESI高引用论文,多篇研究论文被Nature Cell Biol.、Nature Reviews Genetics、Nature Chemical Biology和European Urology等杂志亮点评述,1篇论文入选“2014年中国百篇最具影响国际学术论文”。开发的计算机软件和平台被引用超过2500次,单篇最高他引超过600次。

Presentation Title

基于表观转录组和表观基因组数据解析组蛋白修饰指导m6A修饰生成的调控机制

Summary

N6-methyladenosine (m6A) is the most prevalent internal post-transcriptional modification in human transcriptomes and has been shown to have important roles in various normal and pathological processes. However, the process by which m6A is deposited on mRNAs is largely unknown. Here we developed a serial of computational methods to decode the regulation of m6A methylation from epigenomic and epitranscriptomic data and demonstrated that histone H3 trimethylation at Lys36 (H3K36me3), a marker for transcription elongation, guides m6A deposition globally. Comparative analyses of ChIP-seq data for H3K36me3 and m6A-seq data revealed that majorities of m6A peaks overlapped with H3K36me3 sites and that the overlapping sites were enriched near stop codons. We also found that m6A sites identified from miCLIP-seq are enriched in the vicinity of H3K36me3 peaks and are reduced globally when cellular H3K36me3 is depleted.  Furthermore, we show that a significant genome-wide correlation between chromatin binding of METTL14 to H3K36me3. Mechanistically, H3K36me3 is recognized and bound directly by METTL14, a crucial component of the m6A methyltransferase complex (MTC), which in turn facilitates the binding of the m6A MTC to adjacent RNA polymerase II, thereby delivering the m6A MTC to actively transcribed nascent RNAs to deposit m6A co-transcriptionally. The discovery of interplay between modified histones and RNA methylation represents a new regulatory layer, and an additional level of complexity, in the control of gene expression.

殷昊 教授

武汉大学医学研究院

武汉大学医学研究院教授、研究组长。 在南京大学和美国科罗拉多大学医学中心(University of Colorado Anschutz Medical Campus)分别获得学士和博士学位。在麻省理工学院 (Massachusetts Institute of Technology)完成博士后训练,在美国福泰制药担任研究员(Vertex Pharmaceuticals)。 入选第十四批青年千人计划,并优先推荐。2018年起在武汉大学医学研究院担任教授。主要从事基因编辑和核酸药物传输研究。以第一作者在Nature, Nature Biotechnology (3篇), Nature Chemical Biology, Nature Reviews Drug Discovery, Nature Reviews Genetics, Nature Communications等国际一流杂志发表论文30余篇,以通讯作者在Nature Reviews Clinical Oncology 发表文章。 共被SCI引用4000 余次,多项研究成果被美国及国际主流媒体广泛报道,被Nature系列杂志包括Nature Medicine, Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology,Nature Catalysis多次专文评述。其工作入选发现杂志(Discover Magazine)2014年100个最重要科学发现之一,并被Nature Medicine认为是CRISPR可以改善人类健康的首个直接证据。申请美国和国际专利5项,已获批准2项。国际学术会议特邀报告10余次, 分论坛主持人1次。主持的国家基金委面上项目一项

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In vivo genome editing for gene therapy

Summary

基因编辑工具 (比如CRISPR系统) 可以在细胞和组织内精确的修改基因,因而其存在治疗甚至治愈很多无药可治的疾病的可能性, 比如遗传病,感染性疾病和癌症等。尽管在临床上以及其他应用上有巨大的潜力,但CRISPR系统作为蛋白和RNA复合体,其有效低脱靶的体内传输 (in vivo delivery) 是最大的难点之一。我们综合应用分子生物学,生物信息学,病毒学,模式动物,纳米科学和化学的手段来解决此难点。

于文强  教授

复旦大学生物医学研究院

于文强博士,复旦大学生物医学研究院高级PI,复旦大学特聘研究员,教育部“长江学者”特聘教授,“973项目”首席科学家。2001年获第四军医大学博士学位,2001~2007年在瑞典Uppsala大学和美国Johns Hopkins大学做博士后,2007年为美国哥伦比亚大学Faculty和Associate Research Scientist。在国外期间主要从事基因的表达调控和非编码RNA与DNA甲基化相互关系研究。回国后,专注于全基因组DNA甲基化检测在临床重要疾病发生中的作用以及核内miRNA激活功能研究;开发了具有独立知识产权高分辨率全基因组DNA甲基化检测方法GPS(Guide Positioning Sequencing)和分析软件,已获国内和国际授权专利,GPS可实现甲基化精准检测和胞嘧啶高覆盖率(96%),解决了WGBS甲基化检测悬而未决的技术难题,提出了DNA甲基化调控基因表达新模式;发现miRNA在细胞核和胞浆中的作用机制截然不同,将这种细胞核内具有激活作用的miRNA命名为NamiRNA(Nuclear activating miRNA),并发现NamiRNA能够在局部和全基因组水平改变靶位点染色质状态,发挥其独特的转录激活作用,提出了NamiRNA-增强子-基因激活全新机制。于文强博士已在Nature、Nature Genetics、JAMA等期刊发表学术论文20余篇,获得国内国际授权专利3项。

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miRNA in Nucleus, A New Network of NamiRNAs and Enhancers

Summary

miRNA广泛存在于细胞核内,其功能成谜。 我们发现miRNA在细胞核中可以通过增强子在全基因组水平激活基因的表达,我们将其定义为NamiRNA(Nuclear Activating miRNA)。据此我们提出了miRNA-增强子-基因激活全新的miRNA调控理论,miRNA通过增强子介导的基因激活为miRNA研究提供新的视角。

俞洋  博士/研究员

中国科学院生物物理研究所

俞洋,中国科学院生物物理研究所研究员,长期从事RNA生物学方面的研究。近年来在piRNA介导的表观遗传调控方面取得了一定成果。目前在ScienceCellRNAGPB等杂志发表论文,它引500余次。主持多项国家自然科学基金面上项目、重大研究计划培育项目及国家重点研发计划重点专项子课题。获得了包括美国心脏联合会(AHA)博士后奖学金,Keystone研讨会奖学金,IUBMB青年科学家奖以及国家青年“千人计划”等奖项。

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A Pandas complex adapted for piRNA-guided transposon silencing

Summary

The repression of transposons by the Piwi-interacting RNA (piRNA) pathway is essential to protect germ cells. In Drosophila ovaries, Panoramix enforces transcriptional silencing by binding to the target-engaged Piwi-piRNA complex, although the precise mechanisms by which this occur remain elusive. Here, we show that a germline specific paralogue of a nuclear export factor, dNxf2, functions together with Panoramix and dNxt1 (p15) as a ternary complex to suppress transposon expression. Structural and functional analysis demonstrate a critical role of the UBA domain of dNxf2 in Panoramix association and transposon silencing. Moreover, dNxf2 binds to transposon transcripts directly, probably via its essential RRM domain. Because dNxf1/TAP interacts with dNxf2 and is required for Panx-mediated silencing, we propose that dNxf2 functions as a Pandas (Panoramix-dNxf2 dependent TAP silencing) complex, which may counteract the canonical RNA exporting machinery (TAP/p15) and restrict transposons to nuclear peripheries.

张蘅 研究员

中国科学院上海植物逆境生物学研究中心

中国科学院上海植物逆境生物学研究中心/分子植物科学卓越创新中心研究员,基因组学平台主任,博士生导师。中国科学院青年创新促进会优秀会员,上海市植物生理与分子生物学学会理事,BMC Plant Biology编委。主持或参与自然科学基因委面上项目、国家重点研发计划青年项目等、上海市国内科技合作重点项目多项课题。主要从事极端耐逆植物基因组学与表观遗传学研究,综合运用遗传学、生物化学、基因组学等手段解析植物中DNA甲基化调控和极端植物耐逆性的分子机制。

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RNA-directed DNA methylation in plants

Summary

In plants RNA-directed DNA methylation (RdDM) is the only pathway required for de novo DNA methylation. DNA methylation in plants happens in three sequence contexts:  CG, CHG and CHH (H is A, C, T). RdDM play important roles in in biological processes such as viral defense, genome imprinting, maintenance of genome stability etc. Using a reporter gene based genetic screen system, we identified several factors that functionally interact RNA Polymerase IV and V, two plant-specific RNA polymerases that are core components of RdDM. Possible mechanisms of how these factors regulate the function of Pol IV and Pol V will be presented.

      非编码RNA与表观遗传学是近年来生命科学领域原创性与突破性研究的重磅热点,从RNA干扰的发现到当前炙手可热的CRISPR基因编辑技术(crRNA与tracrRNA均为非编码RNA),有关研究成果已9次入选《Science》杂志年度十大科学突破,其中RNA干扰已荣获诺贝尔生理学或医学奖,CRISPR基因编辑技术应用也越来越广泛。非编码RNA在发育、免疫、生殖、衰老等生命过程中扮演了不可替代的角色,同时在基因功能发现、肿瘤治疗、生物标志物领域获得突破性进展,成为药物治疗的潜在靶点。过去一年来,非编码RNA研究百花齐放,lncRNA、miRNA、CRISPR、tRNA等都取得了长足的进展,研究热点集中在生物标志物与靶标筛选、肿瘤防治、外泌体、作物育种、细胞命运、甲基化、功能机制研究等。