王晗
苏州大学特聘教授、江苏特聘教授、江苏省生物钟研究创新团队领军人才、国家重大科学研究计划生物钟研究项目首席科学家、国际时间生物学会 (International
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研究学习经历:

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世界上第一批用斑马鱼来模拟人类疾病的科学家之一,现在在苏州大学领衔着我国生物钟领域第一个国家重大科学研究计划,主持建立起江苏省内最大的规模生产和繁育斑马鱼的研究平台,他是王晗。围绕着这 1800 多只鱼缸,王晗教授带领团队建立起世界唯一的全套已知斑马鱼生物钟基因突变体库,为斑马鱼疾病模型的建立和未来医药研发中的应用做出了重大贡献。

本专题精选了王晗教授在 2015-2016 年发表的 3 篇文章,翻译摘要以供读者更好的了解其工作成果。由于编辑个人翻译水平有限,如有错误感谢您的指正。

1

Zhong, Z., Niu, P., Wang, M., Huang, G., Xu, S., Sun, Y., … Wang, H. (2016). Targeted disruption of sp7 and myostatin with CRISPR-Cas9 results in severe bone defects and more muscular cells in common carp. Scientific Reports, 6, 22953(注:开源 paper 可下载)

CRISPR-Cas9 技术下,鲤鱼 sp7 基因和肌生成抑制蛋白的靶向断裂导致严重的骨质缺损和大量的肌细胞生长。

摘要: 鲤鱼(Cyprinus carpio)作为重要的水产养殖鱼之一年均产量超过 3 百万吨,大约占世界上所有淡水鱼类产量的 10%。然而,鲤鱼的四倍体染色体和过长的寿命已经使他们繁殖和遗传研究变得极度困难。如今,TALEN 和 CRISPR-Cas9,两个万能的基因编辑工具瞄准鲤鱼骨骼相关的基因 sp7, runx2, bmp2a, spp1, opg 和与肌肉抑制基因 mstn 进行研究。TALEN 被用来对靶标基因 sp7, runx2, spp1 和 mstn 的突变研究。运用 CRISPR-Cas9 技术,两个鲤鱼 sp7 基因 - sp7a 和 sp7b 被分别变异,从而导致了非常严重的骨质缺损;然而 mstnba 变异的鱼变成了拥有许多骨骼肌细胞的鱼。我们也运用 CRISPR-Cas9 在单步执行过程中高效率的制造 sp7a 和 mstnba 双重突变型的鲤鱼。这些结果表明了 TALEN 和 CRISPR-Cas9 二者成为鲤鱼基因组的修饰高效工具,同时也为促进鲤鱼的遗传研究和繁殖开辟了道路。

2

Wang M, Zhong Z, Zhong Y, Zhang W, Wang H. The Zebrafish Period2 Protein Positively Regulates the Circadian Clock through Mediation of Retinoic Acid Receptor (RAR)-related Orphan Receptor α (Rorα). The Journal of Biological Chemistry. 2015;290(7):4367-4382.

斑马鱼的 per2 蛋白通过视黄酸受体相关的受体α的调控(RAR-Rorα)能明确的调节昼夜节律系统

摘要: 我们报道了通过转录激活子样效应因子核酸酶产生的 PER2 缺失突变体的特征,以及 PER2 在脊椎动物中的积极调控作用。运动实验表明了 per2 突变体的斑马鱼在昏暗的光线和延迟两个相位的恒定黑夜中表现出活动性下降的现象,同时实时定量 PCR 分析表明了在含有 per2 突变体的斑马鱼中 cry1aa, cry1ba, cry1bb, 和 aanat2 上调,但是 per1b, per3, 和 bmal1b 却表现出下调,这些都暗示了 Per2 基因在斑马鱼昼夜节律系统中承载的重要重要。荧光素酶报告分析阐明了 Per2 通过 E -box 抑制了 aanat2 的表达并且通过 Ror/Rev-erb 响应元件促进了 bmal1b 的表达,通过这一研究结果可知 Per2 在斑马鱼的昼夜节律系统中扮演着双重作用。细胞转染和免疫共沉淀实验揭示了 Per2 通过孤儿受体 Rorα来促进 bmal1b 的表达。在 Bmal1 转录中小鼠 PER2 的增强效应也是通过 RORα来调节的,甚至是绑定到 REV-ERBα上面。而且,斑马鱼 Per2 基因在许多外周器官里也具有组织特异性调控作用。这些发现帮助我们定义了在斑马鱼昼夜节律系统中 Per2 的重要角色作用,特别是为脊椎动物的昼夜节律系统提供了强有力的证据。

3

Braasch Ingo, Gehrke Andrew R., Smith Jeramiah J., Kawasaki Kazuhiko, Manousaki Tereza, Pasquier Jeremy, Amores Angel, Desvignes Thomas, Batzel Peter, Catchen Julian, Berlin Aaron M., Campbell Michael S., Barrell Daniel, Martin Kyle J., Mulley John F., Ravi Vydianathan, Lee Alison P., Nakamura Tetsuya, Chalopin Domitille, Fan Shaohua, Wcisel Dustin, Cañestro Cristian, Sydes Jason, Beaudry Felix E. G., Sun Yi, Hertel Jana, Beam Michael J., Fasold Mario, Ishiyama Mikio, Johnson Jeremy, Kehr Steffi, Lara Marcia, Letaw John H., Litman Gary W., Litman Ronda T., Mikami Masato, Ota Tatsuya, Saha Nil Ratan, Williams Louise, Stadler Peter F., Wang Han, Taylor John S., Fontenot Quenton, Ferrara Allyse, Searle Stephen M. J., Aken Bronwen, Yandell Mark, Schneider Igor, Yoder Jeffrey A., Volff Jean-Nicolas, Meyer Axel, Amemiya Chris T., Venkatesh Byrappa, Holland Peter W. H., Guiguen Yann, Bobe Julien, Shubin Neil H., Di Palma Federica, Alföldi Jessica, Lindblad-Toh Kerstin, Postlethwait John H (2016). The spotted gar genome illuminates vertebrate evolution and facilitates human-to-teleost comparisons. Nature Genetics, 48(4), 427–437.(注:开源 paper 可下载)

斑点雀鳝基因组组阐明了脊椎动物的演化历程以及促进人类对硬骨鱼类的对比研究

摘要: 为了将人体生物学与鱼的生物医学模型相连接,我们对斑点雀鳝(Lepisosteus oculatus)的基因组进行了测序,它们的基因组测序结果表明斑点雀鳝基因组与之前所做的硬骨鱼类的基因组副本图谱(TGD)是完全不同的,即属于两个家族体系。来自骨脊椎动物的雀鳝的缓慢进化的基因组在内容和大小上都被完整的保存下来了。雀鳝通过阐明免疫力、矿化作用和发展的演变(例如 Hox, ParaHox, and miRNA 基因)将硬骨鱼类和四足动物连接起来了。许多被保存的未编码的元素(CNEs,经常是顺式调控)在人类与硬骨鱼类的比较研究中是难以察觉到的,但是使用雀鳝却能趋于明显。对它功能性的研究揭露了神秘的 CNEs 的角色作用,同时促进了已鉴定的人类全基因组关联研究的基因序列的标识。转录组学的分析研究揭示了从复制出的硬骨鱼的基因的表达域和标准总和几乎接近与雀鳝的模式和标准,这与亚功能化一致。雀鳝的基因组为明白基因复制后的演化、脊椎动物的起源以及人类调控序列的功能提供了研究资源。

如您对王晗教授的研究非常关注,请您关注即将在 2017 年 3 月 24、25 日在上海举办的 “基因编辑专题研讨会”。王晗教授将在会议上就他的研究同各位做深入探讨。

拓展阅读:

苏州大学 973 首席科学家 CRISPR 研究成果

王晗:破解小小斑马鱼里的生物钟奥秘

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代表性论文:

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1. J. Sun, F. Q. Fu, W.C. Gu, R.H. Yan, G. B.Zhang, Z. Y. Shen, Y.H.Zhou, H. Wang, B.R. Shen, X.G.Zhang. Origination of new immunological functions in the costimulatory molecule B7-H3: The role of exon duplication in evolution of the immune Ssystem. PLOS ONE e24751 DOI: 10.1371/journal.pone.0024751, 2011。

2. R. P. Hu, X. L. Gong, Y. M. Duan, N. Li, Y. Che, Y. L. Cui, M. Zhou, C. Liu, H. Wang and F. S. Hong. Neurotoxicological effects and the impairment of spatial recognition memory in mice caused by exposure to TiO2 nanoparticles. Biomaterials 31:8043-8050,2010.Y. M. Duan, J. Liu, L.L Ma, N. Li, H.T. Liu, J. Wang, L. Zheng, C. Liu, X. F. Wang, X. Y. Zhao, J. Y. Yan, S. S. Wang, H. Wang, X. Y. Zhang and F.S. Hong. Toxicological characteristics of nanoparticulate anatase titanium dioxide in mice. Biomaterials 31:894-899,2010.

3. L.L. Ma, J. Liu, N. Li, J.Wang, Y .M. Duan, J.Y Yan., H. T. Liu, H. Wang and F.S. Hong. Oxidative stress in the brain of mice caused by translocated nanoparticulate TiO2 delivered to the abdominal cavity. Biomaterials 31:99-105,2010.

4. L. L. Ma, J .F. Zhao, J. Wang , J. Liu, Y. M. Duan, H.T. Liu, N. Li, J. Y. Yan, J. Ruan, H. Wang and F.S. Hong. The acute liver injury in mice caused by nano-anatase TiO2. Nanoscale Research Letters 4:1275–1285, 2009.

5. H. Wang*.Comparative genomic analysis of teleost fish bmal genes. Genetica 136:149-161,2009.H. Wang*. Comparative analysis of period genes in teleost fish genomes. Journal of Molecular Evolution 67:29-40,2008.

6. H. Wang*. Comparative analysis of teleost fish genomes reveals preservation of different ancient clock duplicates in different fishes. Marine Genomics 1:69-78,2008.

7. H. Wang*, J. Kesinger, Q. Zhou, J. D. Wren, G. Martin, S. Turner. Y. Tang, B. Frank, and M. Centola. Identification and expression of zebrafish ocular formation genes. Genome 51:222-235,2008.

8. H. Wang*, Q. Zhou, J. Kesinger, C. Norris and Cammi Valdez. Heme regulates exocrine peptidase precursor genes in zebrafish. Experimental Biology and Medicine 232:1170-1180, 2007.

9. H. Wang, E. M. Lee, S. Sperber, S. Lin, M. Ekker and Q. Long. Isolation and expression of zebrafish zinc-finger transcription factor gene tsh1. Gene Expression Patterns 7:318-322, 2007.

10. A. E. Tucker, I. I. Salles, D. E. Voth, W. Ortiz-Leduc, H. Wang, I. Dozmorov, M. Centola and J. D. Ballard. Decreased glycogen synthase kinase 3-beta levels and related physiological changes in Bacillus anthracis lethal toxin-treated macrophages. Cellular Microbiology 5:523-532. (ISI times cited: 25) ,2003.

11.R. M. Young, S. Marty, Y. Nakano, H. Wang, D. Yamamoto, S. Lin, and M. L. Allende. Zebrafish yolk-specific not really started (nrs) gene is a vertebrate homolog of the Drosophila spinster gene and is essential for embryogenesis. Developmental Dynamics 223:298-305. 2002.

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