华中科技大学Nature子刊发布转录调控新方法

　　

生物通报道  来自华中科技大学、伊利诺伊大学香槟分校的研究人员证实，通过机械力诱导直接拉伸染色质可上调转录。这项研究发布在8月22日的Nature Materials杂志上。

华中科技大学生命学院的汪宁（Ning Wang）教授，与伊利诺伊大学香槟分校的Andrew S. Belmont是这篇论文的共同通讯作者。汪宁长期从事细胞生物力学及再生医学机制研究，在细胞信号传导、细胞骨架调控机理及干细胞等领域开展了多项开拓性研究，取得了多项创新成果。在Science，Nature Materials，Nature Communications, Nature Reviews Molecular Cell Biology, Science Signaling等国际权威期刊共发表学术论文一百多篇。

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2009年，汪宁教授领导伊利诺大学香槟分校的科学家们发现，胚胎干细胞有一个独特固有的性能-即细胞软性质(Cell softness)-这个性能决定了为什么很小的机械力能够促进胚胎干细胞的伸展与分化。相关成果发表在《Nature Materials》上（汪宁Nature子刊 胚胎干细胞独特的控制机制 ）。

2012年，汪宁教授与同济医学院黄波教授合作，提出了一种分离和培养肿瘤再生细胞(tumor-repopulating cell)的新方法。相关成果公布在Nature Materials杂志上（**教授Nature子刊获癌症研究新方法 ）。

2014年5月，汪宁教授带领他在华中科技大学生命学院生物医学工程系的细胞生物力学与再生医学实验室和在美国伊利诺伊大学的细胞分子力学实验室的研究人员，通过细胞生物力学、生物材料学、干细胞生物学等多学科交叉研究，研发出了一种在体外从单个小鼠胚胎干细胞发育、分化形成有序三胚层原肠胚体的新方法。相关论文发布在Nature Communications杂志上（《自然•通讯》发表生命学院汪宁教授团队研究成果 ）。

2014年8月，汪宁教授和华中科技大学、伊利诺伊大学香槟分校等机构的研究人员一起证实，软三维纤维蛋白胶通过促进H3K9去甲基化，提高Sox2表达促进了肿瘤再生细胞的自我更新。这项研究发表在Nature Communications杂志上（华中科技大学**教授Nature子刊解析肿瘤再生细胞）。

机械力对活细胞功能起至关重要的作用。但目前对于机械力影响细胞核事件的潜在机制仍不清楚。在这篇新文章中，研究人员通过一种包被精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（Arg-Gly-Asp）的磁珠，利用三维磁粒扭转细胞测量仪给细胞表面施加局部压力，在活细胞中显像了染色质变形，以及压力诱导的绿色荧光蛋白(GFP)标记细菌染色体二氢叶酸还原酶(DHFR)转基因转录。

他们证实染色质拉伸取决于压力加载方向。DHFR转录上调对加载方向敏感，与染色质拉伸幅度成比例。破坏丝状肌动蛋白或抑制肌球蛋白收缩可以破坏或减少机械力诱导的DHFR转录，而激活内源收缩可上调机械力诱导的DHFR转录。

研究结果表明施加给整合素的局部压力从拉紧的肌动蛋白骨架处传送至LINC复合物，随后通过核纤层-染色质互作可以直接拉伸染色质，上调转录。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Transcription upregulation via force-induced direct stretching of chromatin

Mechanical forces play critical roles in the function of living cells. However, the underlying mechanisms of how forces influence nuclear events remain elusive. Here, we show that chromatin deformation as well as force-induced transcription of a green fluorescent protein (GFP)-tagged bacterial-chromosome dihydrofolate reductase (DHFR) transgene can be visualized in a living cell by using three-dimensional magnetic twisting cytometry to apply local stresses on the cell surface via an Arg-Gly-Asp-coated magnetic bead. Chromatin stretching depended on loading direction. DHFR transcription upregulation was sensitive to load direction and proportional to the magnitude of chromatin stretching. Disrupting filamentous actin or inhibiting actomyosin contraction abrogated or attenuated force-induced DHFR transcription, whereas activating endogenous contraction upregulated force-induced DHFR transcription. Our findings suggest that local stresses applied to integrins propagate from the tensed actin cytoskeleton to the LINC complex and then through lamina–chromatin interactions to directly stretch chromatin and upregulate transcription.

作者简介：

汪宁

教授、博士生导师、国家“****”入选者

教育经历
1978-1982 华中科技大学生物力学学士
1982-1984 华中科技大学生物医学工程硕士
1986-1990 哈佛大学生理学博士,
1991-1993 哈佛大学博士后
 
工作经历
1994-2005 哈佛大学助理教授、 副教授
2006至今 美国伊利诺伊大学香滨分校终身正教授, 细胞与分子力学实验室负责人
2010至今 国家“****”获得者

学术兼职
Cellular and Molecular Bioengineering副主编
Molecular Cell Biomechanics编委
被美国NIH任命为ICI委员会委员, 受邀为美国NIH, NASA, NSF等项目审核专家，也是我国教育部****评审专家。

研究方向
长期从事细胞生物力学及再生医学机制研究，在细胞信号传导、细胞骨架调控机理及干细胞等领域开展了多项开拓性研究，取得了多项创新成果。主要研究领域：
1.力学信号对细胞结构稳定性及基因表达的影响；
2.力学信号对胚胎干细胞分化及发育的影响；
3.力学微环境对肿瘤干细胞及其转移的影响。

在Science，Nature Materials，Nature Communications, Nature Reviews Molecular Cell Biology, Science Signaling, PNAS USA, Current Biology, Journal of Cell Biology等国际权威期刊共发表学术论文一百多篇，其中第一作者或通讯作者56篇，所发表的论文被引用>11180次, H-指数=51。获美国专利2项。先后获得多项NIH, NASA, NSF项目资助。曾受邀为多个国际会议主席、分会主席,做特邀主旨大会报告、专题报告70多次。