中国科学家Genome Res取得重要突破

【字体: 时间:2009年02月25日 来源:生物通

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生物通报道:来自中国新闻网的消息,华中农业大学蛋白质组学研究中心,生命科学技术学院农业微生物学国家重点实验室的研究人员在抗击结核研究方面取得了重要突破。这一研究成果公布在国际著名学术杂志《基因组研究》(Genome Research)上,该成果由该校研究人员独立完成。

领导这一研究的是华中农业大学蛋白质组学研究中心负责人何正国教授,其早年在华中农业大学微生物系分别获学士和硕士学位,之后在哥本哈根大学生物化学系分子生物学研究所作访问博士生,目前主要从事从事极端微生物和病原微生物的分子生物学研究。

据称,该课题组构建了一个在常规条件下对结核分枝杆菌的功能基因进行方便安全研究的遗传操作平台,并发现了一个可能控制结核病的“开关”基因WhiB-3,该基因可能在结核病原潜伏感染及耐药性突变产生中发挥关键作用。

近年来,肺结核成为目前死亡率最高的人兽共患传染病,每年导致全球150-200万人死亡,并对农业造成了巨大损失。目前,全世界范围内已经大大加强了对结核病原的研究,2008年,中国专门启动了结核病等重大传染病防治专项。

在华中农大,何正国教授的实验室建立了一个新型的细菌单杂交报告系统,能够在大肠杆菌中方便地进行结核病原的功能基因研究,而大肠杆菌能够很容易的培养获得。同时,利用该系统,何正国的实验室已经发现了100多个以前不知道功能的转录因子可能直接参与调控结核分枝杆菌的潜伏感染过程。特别是,华农的科学家首次发现了一个名为whiB-3的基因,能广泛调控结核分枝杆菌多个致病基因的表达。这个犹如“开关”的基因,可能在结核病原潜伏感染及其耐药性的产生中发挥着关键作用。

《基因组研究》杂志匿名聘请的三位世界同行专家不约而同对该研究予以充分肯定。他们认为该研究成功建立了一个强有力的遗传操作平台,新发现的功能基因在临床方面应用前景广阔,研究成果具有广泛的重要性。何正国教授介绍说,由于新发现的基因极有希望成为抗结核新型药物靶标,具有明显的药物应用潜力,相关发现最近已经申请了多项国家发明专利。

附:

何正国 男,1969年11月生,湖北武汉人,博士,教授。

1992年和1995年在华中农业大学微生物系分别获学士和硕士学位,2000~2001年在哥本哈根大学生物化学系分子生物学研究所作访问博士生,2001年在中国科学院微生物研究所获博士学位。2001~2004年在哈佛大学医学院生物化学与分子药物系作博士后研究。

从事极端微生物和病原微生物的分子生物学研究。在环境微生物生物技术及微生物的生物化学与分子生物学领域取得了创新成果:
①在美国哈佛大学医学院学习期间,师从美国科学院院士Charles C. Richardson教授开展T7噬菌体病毒DNA复制的研究,发现了病毒的单链DNA结合蛋白C-末端小肽对其DNA聚合酶、DNA解旋酶以及引发酶等多个复制关键酶的功能有重要调控作用,在国际著名杂志JBC上发表研究论文2篇,有关研究结果最近被Nature等杂志引用;
②系统开展了中国西北某地质油藏的极端微生物与石油的相互作用研究,发现了具有重要功能的微生物类群,整合外源优势微生物研制了能够提高石油采收率的生物技术,在中国油田首期应用获得了较大经济效益并有深远的应用前景,成果在美国的油气杂志作为焦点(Focus)论文发表;
③通过开展分离自云南的具有我国资源特色的极端嗜酸热古菌研究,成功从高温微生物中克隆了硫氧化还原酶基因并首次在大肠杆菌中高效表达了热稳定性的酶,结果在欧美核心期刊发表研究论文3篇,获得国家授权发明专利2项,有关研究最近被Science等杂志引用。

近5年来共发表论文二十多篇,SCI收录论文9篇,EI收录论文3篇,获得国家授权发明专利2项。以主要身份参与了美国国家卫生研究院(NIH)项目、欧共体项目、国家自然科学基金重点项目,科技部重大专项,以及国际合作项目等课题的研究。目前主持国家自然科学基金,湖北省青年杰出人才基金,教育部留学回国基金,华中农业大学高层次引进人才启动基金等项目的研究。

原文摘要:

Dissecting transcription regulatory pathways through a new bacterial one-hybrid reporter system

Sequence-specific DNA-binding transcription factors have widespread biological significance in the regulation of gene expression. However, in lower prokaryotes and eukaryotic metazoans, it is usually difficult to find transcription regulatory factors that recognize specific target promoters. To address this, we have developed in this study a new bacterial one-hybrid reporter vector system that provides a convenient and rapid strategy to determine the specific interaction between target DNA sequences and their transcription factors. Using this system, we have successfully determined the DNA-binding specificity of the transcription regulator Rv3133c to a previously reported promoter region of the gene Rv2031 in Mycobacterium tuberculosis. In addition, we have tested more than 20 promoter regions of M. tuberculosis genes using this approach to determine if they interact with ∼150 putative regulatory proteins. A variety of transcription factors are found to participate in the regulation of stress response and fatty acid metabolism, both of which comprise the core of in vivo-induced genes when M. tuberculosis invades macrophages. Interestingly, among the many new discovered potential transcription factors, the WhiB-like transcriptional factor WhiB3 was identified for the first time to bind with the promoter sequences of most in vivo-induced genes. This implies that in M. tuberculosis, WhiB3 is a central regulator for both intracellular redox sensing and for metabolic switching. Therefore, this study offers important data in the dissection of the transcription regulations in M. tuberculosis, and the strategy should be applicable in the study of DNA-binding factors in a wide range of biological organisms.

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