自然基金重大项目获突破 文章登权威期刊

　　

生物通综合报道，西南大学生命科学院教授罗凌飞研究组历经3年在细胞周期与胚胎发育关联研究方面取得突破，研究成果登《The Journal of Cell Biology》（影响因子，12.48），文章标题为：NF-κB and Snail1a coordinate the cell cycle with gastrulation。

 

文章通讯作者，指导教授罗凌飞目前任西南大学生命科学院分子发育生物学实验室主任，以斑马鱼为模式动物，致力于调控胚胎早期发育和器官发育的分子机制研究工作。

 

在胚胎的发育过程中，有两个方面至关重要。一方面是细胞分裂/细胞周期，通过无数次的细胞分裂，胚胎发育从一个单细胞受精卵发育为多细胞成体；另一方面是细胞分化和模式建成，通过细胞分化和模式建成才能使得多种不同形态和功能的组织器官出现。许多在细胞周期和模式建成过程中的重要调控因子已被发现，并且其功能也得到了深入的研究。但是，迄今为止对胚胎发育中的这两个方面如何相互对话、相互偶联协调的分子机制却知之甚少。

 

罗凌飞教授等人的这篇文章主要介绍了在胚胎发育的原肠胚期，细胞周期通过NF-κB和它的直接下游因子Snail1a实现与中、内胚层前体细胞运动在分子水平上的偶联协调。

 

据西南大学报道，罗凌飞指导实验室技术人员刘晓林、博士研究生黄四洲等，以斑马鱼为模式动物，经过近3年的研究发现，细胞分裂速度是原肠期胚胎细胞凋亡水平的重要决定因素，细胞周期调控细胞凋亡水平进而决定了细胞核内具有活性的磷酸化抗细胞凋亡因子NF-κB的水平。磷酸化的NF-κB被证明可结合在染色质上Snail1a基因的启动子区域，成为Snail1a的上游直接激活因子。而Snail1a是调控原肠期中、内胚层前体细胞运动的第一步——细胞剥离（delamination）的关键调控因子。由此，通过细胞凋亡——NF-κB——Snail1a途径，细胞周期与原肠期中、内胚层细胞运动在分子水平上偶联起来。这一研究成果除发现了细胞周期与原肠期胚胎模式建成之间偶联协调的分子机制外，还回答了为什么细胞凋亡恰好从原肠期开始出现的问题，因为正常的细胞凋亡水平是原肠期发生正常的细胞剥离和细胞运动所必需的。

 

该项研究得到了国家自然科学基金重大研究计划项目的资助。

（生物通 小茜）

生物通推荐原文检索：NF-κB and Snail1a coordinate the cell cycle with gastrulation

【Abstract】

The cell cycle needs to strictly coordinate with developmental processes to ensure correct generation of the body plan and different tissues. However, the molecular mechanism underlying the coordination remains largely unknown. In this study, we investigate how the cell cycle coordinates gastrulation cell movements in zebrafish. We present a system to modulate the cell cycle in early zebrafish embryos by manipulating the geminin-Cdt1 balance. Alterations of the cell cycle change the apoptotic level during gastrulation, which correlates with the nuclear level of antiapoptotic nuclear factor B (NF-B). NF-B associates with the Snail1a promoter region on the chromatin and directly activates Snail1a, an important factor controlling cell delamination, which is the initial step of mesendodermal cell movements during gastrulation. In effect, the cell cycle coordinates the delamination of mesendodermal cells through the transcription of Snail1a. Our results suggest a molecular mechanism by which NF-B and Snail1a coordinate the cell cycle through gastrulation.

 

罗凌飞 男 生于1977年11月，教授，分子发育生物学实验室主任，博士生导师（生物化学与分子生物学、发育生物学专业），2007年教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者，美国加州大学旧金山分校（UCSF）高级访问学者，美洲华人生物学家学会（Society of Chinese Bioscientists in America，SCBA）会员，德国华人生命科学和生物技术学会（Chinese Bioscience and Biotechnology Association in Germany，CBBAG）会员，北美血管生物学学会（North American Vascular Biology Organization，NAVBO）会员。1999年毕业于南京大学生物化学系获学士学位，2004年毕业于德国马普生物物理化学研究所获博士学位。2004-2005年在德国马普生物物理化学研究所从事博士后工作兼任初级研究组长。2005年1月起任西南师范大学生命科学学院双聘教授，2006年1月至今任西南大学生命科学学院教授、分子发育生物学实验室主任、博士生导师。在《Nature》、《Molecular and Cellular Biology》等国际权威期刊上以第一或通讯作者发表论文5篇。曾获得2003年德国马普协会主席奖Gruss-Jackle Prize，成为第一位也是迄今为止唯一一位获得此殊荣的中国人。

 

主要学术经历：

1997.09－1999.01，师从南京大学生物化学系李根喜教授，从事生物电化学和生物传感器的研究，采用电化学的方法研究生物大分子的性质和功能。

1999.02－2000.06，师从中国科学院上海生物化学研究所郑仲承教授和刘新垣院士，主要研究阿片肽成瘾及镇痛的分子机制，运用差减杂交的方法，成功筛选到在转录水平上受δ-阿片肽激活的下游基因。

2000.10－2004.8，师从德国马普生物物理化学研究所Michael Kessel教授和现任马普协会副主席Herbert Jäckle教授，以鸡胚和小鼠作为模式动物，从事分子发育生物学的研究，在国际上首次发现了细胞周期调控因子geminin在细胞分化和胚胎发育过程中的重要功能，并将胚胎发育过程中的细胞周期和细胞分化在分子水平上偶联起来。这一成果发表在了2004年的《Nature》上，并得到国际权威美国加州大学圣地亚哥分校Michael G. Rosenfeld教授在同期《Nature》上撰文评述其生物学意义。除此之外，还在影响因子3以上的《Cell Cycle》、《Cellular and Molecular Life Science》等其它高水平SCI学术期刊上以第一作者或通讯作者发表学术论文2篇。

2004.09－2005.12，以鸡胚和斑马鱼为模式动物，发现在鸡胚中geminin以核质穿梭的方式调控其功能，并且这个核质穿梭的过程跟细胞周期和geminin的功能严格协调。这一全新的发现发表在分子细胞生物学权威期刊《Molecular and Cellular Biology》上。

2006.01－今，担任西南大学生命科学学院教授、分子发育生物学实验室主任、博士生导师。全面主持分子发育生物学实验室的各项工作，以斑马鱼为模式动物，致力于调控胚胎早期发育和器官发育的分子机制研究工作。

2007.03－2007.11，在美国加州大学旧金山分校Didier Stainier教授实验室做高级访问学者，从事激光定点激发、斑马鱼大规模化学诱变和突变体筛选、及突变基因定位的研究工作。

 

代表性SCI学术论文：

1. Stebler J, Ma J, Huang S, Bu J, Li C, Luo L*. (2007). NF-kB and Snail1 mediate the coordination of cell-cycle with gastrulation cell movements. Submitted.

2. Luo L*, Uerlings Y, Asli NS, Happel N, Knoetgen, H, Kessel M (2007). Regulation of geminin functions by cell cycle dependent nuclear-cytoplasmic shuttling. Mol. Cell. Biol. 27, 4737-4744.

3. Pitulescu M, Kessel M, Luo L* (2005). The regulation of embryonic patterning and DNA replication by geminin. Cell. Mol. Life Sci. 62, 1425-1433.

4. Luo L, Kessel M (2004). Geminin coordinates cell cycle and developmental control. Cell Cycle 3, 711-714.

5. Luo L, Kessel M (2004). Coordination between patterning and cell cycle control by Geminin. MPIbpc News 10, 1-4.

6. Luo L, Yang X, Takihara Y, Knoetgen H, Kessel M (2004). The cell-cycle regulator geminin inhibits Hox function through direct and polycomb-mediated interactions. Nature 427, 749-753.

7. Mernyak E, Wolfling J, Bunkoczi G, Luo L, Schneider TR, Schneider G. (2003). Stereoselective synthesis of the two trans-(16-Hydroxymethyl)-3-methoxy-13a-estra-1,3,5(10)-trien-17-ol isomers. Collect. Czech. Chem. Commun. 68(6), 1141-1148.

* 通讯作者(corresponding author)

 

研究方向：

1．细胞周期调控胚胎早期原肠胚形成的分子机制研究。原肠胚形成期是胚胎发育的重要阶段，在这个时期里，胚胎形成了内（将发育为消化道、肝脏、胰腺等）、中（将发育为真皮、肌肉、骨骼、肾脏、血管、血细胞等）、外（将发育为表皮和神经系统）三个胚层及头尾、背腹、左右三个轴。在此过程中，细胞周期发挥的功能及其分子机制是我们研究的重点。

2．细胞周期调控因子在表观遗传稳定中的功能及分子机制研究。主要研究细胞周期调控因子与染色体的结合在调控胚胎发育中的功能及分子机制。

3．调控胰岛beta细胞和肝脏发育及再生的分子机制研究。胰岛beta细胞功能异常是导致I型糖尿病的直接原因。在此研究方向中，我们将利用实验室已建立的斑马鱼糖尿病和肝病模型，采用染色体化学随机诱变及突变基因定位的方法，筛选调控胰岛beta细胞和肝脏发育及再生的重要因子，并深入研究其生物学功能和分子机制，为I型糖尿病和肝病的治疗提供理论基础。

4．调控血管和血细胞发育及再生的分子机制研究。心脑血管疾病是导致人类死亡的头号杀手，血液病在我国及世界范围内也非常常见。我将利用实验室已建立的斑马鱼血管和血细胞病变模型，采用染色体化学随机诱变及突变基因定位的方法，筛选调控血管和血细胞发育及再生的重要因子，并深入研究其生物学功能和分子机制，为心脑血管疾病和血液病的治疗提供理论基础。

 

主持项目：

1．Geminin与染色质的相互作用在转录记忆和胚胎发育中的功能（国家自然科学基金重大研究计划项目，2007－2009，项目号90608002）。

2．胚胎早期发育的分子调控网络研究（科技部重点基础研究发展计划“973”项目，2007－2011，项目号2007CB947100）。

3．胚胎神经冠发育的分子机制（国家自然科学基金青年科学基金项目，2008－2010，项目号30700406）。

4．细胞周期偶联原肠胚形成期胚胎发育的分子机制（教育部“新世纪优秀人才支持计划”）。

5．Geminin在胚胎染色质附着位点的克隆（重庆市自然科学基金直通车项目，2007－2009）。