黄志伟
“真正做科研的人都是这样,想朝九晚五是不太可能”。带领着自己的科研团队,2014 年黄志伟实现了哈尔滨工业大学在《Nature》发表文章零的突破。对这一位青年科学家来说,每天 16 个小时的工作就是科
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研究学习经历:

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带领着自己的科研团队,2014 年黄志伟实现了哈尔滨工业大学在《Nature》发表文章零的突破。对这一位青年科学家来说,每天 16 个小时的工作就是科研日常。“Vif 结构对治疗艾滋病具有重要意义,这正是生命科学人应当去做的,科研工作最终就是为了造福人类。”

生物 360 精选了黄志伟教授在 2014-2016 年发表的 2 篇《Nature》,翻译摘要以供读者更好的了解其工作成果。由于个人翻译水平有限,如有错误感谢您的指正。

1. De Dong*, Kuan Ren*, Xiaolin Qiu*, Jianlin Zheng, Minghui Guo, Xiaoyu Guan, Hongnan Liu, Ningning Li, Bailing Zhang, Daijun Yang, Chuang Ma, Shuo Wang, Dan Wu, Yunfeng Ma, Shilong Fan, Jiawei Wang, Ning Gao and Zhiwei Huang# (2016). Crystal structure of CRISPR-Cpf1 in complex with CRISPR RNA (crRNA). Nature. 532, 522-526. (This paper is highlighted in Nature Reviews Microbiology(2016), and Nature Structural & Molecular Biology, 23, 365-366 (2016))

CRISPR-Cpf1 与 CRISPR RNA(crRNA)复合物的晶体结构

摘要:以 CRISPR-Cas9 为例,CRISPR-Cas 系统是细菌和古细菌用于防御病毒感染的 RNA 引导的适应性免疫系统。CRISPR-Cpf1 系统,是一种新的 2 类 CRISPR-Cas 系统,介导人类细胞中有效的 DNA 干扰。尽管在功能上保守,但 Cpf1 和 Cas9 在许多方面(包括其向导 RNA 和底物特异性)都存在差异。在这里,我们获得了结合 CRISPR RNA (crRNA) 的毛螺科菌 (Lachnospiraceae bacterium) ND2006 Cpf1 (LbCpf1) 的晶体结构,分辨率达到 2.38 埃(Å)。LbCpf1 具有一种三角形体系结构,中心有一个大的正电荷通道。被 LbCpf1 的寡核苷酸结合结构域所识别,crRNA 采用了一种高度扭曲的构象,广泛的分子内相互作用和 (Mg(H2O)6)2+ 离子对这一构象起稳定作用。LbCpf1 的寡核苷酸结合结构域还包含一个环凸 (looped out) 螺旋结构域,其对于 LbCpf1 底物结合至关重要。结合 crRNA 或缺乏向导序列的 crRNA 均可诱导 LbCpf1 显著的构象改变,但不能诱导 LbCpf1 低聚化。新研究揭示出了 crRNA 的识别机制,提供了 crRNA 引导 LbCpf1 底物结合的一些新见解,为设计改造 LbCpf1 提高基因编辑的效率和特异性建立了一个框架。

2. Yingying Guo*, Liyong Dong*, Xiaolin Qiu*, Yishu Wang, Bailing Zhang, Hongnan Liu, You Yu, Yi Zang, Maojun Yang and Zhiwei Huang#(2014). Structural basis for hijacking CBF-β and CUL5 E3 ligase complex by HIV-1 Vif. Nature. 505, 229-233. (This paper is featured with News & Views, Nature. 505, 167-168, highlighted in Nature Structural & Molecular Biology, 21, 117 (2014))

艾滋病病毒 Vif“劫持 " 人 CBF-β和 CUL5 E3 连接酶复合物的分子机制

摘要:人类免疫缺陷病毒(HIV)- 1 蛋白 Vif,通过劫持细胞蛋白酶体降解途径以破坏宿主限制因子的抗病毒活性,在中和宿主先天防御中起到核心作用。然而,Vif 实现这一功能的潜在机制仍不清楚。在这里,我们发现了 Vif-CBF-β-CUL5-ELOB-ELOC 复合物的晶体结构。结构揭示,Vif 通过两个区域,与 CBF-β、CUL5 和 ELOC 相互作用形成五聚体复合体。Vif 的α/β结构域和人 RUNX1 一样结合在 CBF-β的同一界面,表明 Vif 和 RUNX1 是 CBF-β结合的专有结构。Vif 的α结构域通过区域性地模拟人细胞内的 CUL5 E3 连接酶底物受体 SOCS2 结合(“劫持”)ELOC 和 CUL5。位于两个 Vif 结构域之间的 Vif 的独特的锌指基序,不与其他蛋白质接触,但可以稳定α结构域的构象,这可能对于 Vif-CUL5 相互作用很重要。总的来说,我们的数据揭示了 CBF-β和 CUL5 E3 连接酶复合物的 Vif 劫持的结构基础,为新的抗 HIV 药物的合理设计奠定了基础。

拓展阅读: 在生命之海徜徉——哈尔滨工业大学黄志伟事迹

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代表性论文:

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Pu Gao, Hui Yang, Kanagalaghatta R Rajashankar, Zhiwei Huang and Dinshaw J Patel (2016). Type V CRISPR-Cas Cpf1 endonuclease employs a unique mechanism for crRNA-mediated target DNA recognition. Cell Research. 26, 901–913.

De Dong*, Kuan Ren*, Xiaolin Qiu*, Jianlin Zheng, Minghui Guo, Xiaoyu Guan, Hongnan Liu, Ningning Li, Bailing Zhang, Daijun Yang, Chuang Ma, Shuo Wang, Dan Wu, Yunfeng Ma, Shilong Fan, Jiawei Wang, Ning Gao and Zhiwei Huang# (2016). Crystal structure of CRISPR-Cpf1 in complex with CRISPR RNA (crRNA). Nature. 532, 522-526. (This paper is highlighted in Nature Reviews Microbiology (2016), and Nature Structural & Molecular Biology, 23, 365-366 (2016))

Yingying Guo*, Liyong Dong*, Xiaolin Qiu*, Yishu Wang, Bailing Zhang, Hongnan Liu, You Yu, Yi Zang, Maojun Yang and Zhiwei Huang# (2014). Structural basis for hijacking CBF-β and CUL5 E3 ligase complex by HIV-1 Vif. Nature. 505, 229-233. (This paper is featured with News & Views, Nature. 505, 167-168, highlighted in Nature Structural & Molecular Biology, 21, 117 (2014))

Jae-Hyuck Shim, Matthew B. Greenblatt, Weiguo Zou, Zhiwei Huang, Marc N. Wein, Nicholas Brady, Dorothy Hu, Jean Charron, Heather R. Brodkin, Gregory A. Petsko, Dennis Zaller, Bo Zhai, Steven Gygi, Laurie H. Glimcher and Dallas C. Jones (2013). Schnurri-3 regulates ERK downstream of WNT signaling in osteoblasts. J Clin Invest. doi:10.1172/JCI69443.

Zehan Hu, Chuangye Yan, Peiyuan Liu, Zhiwei Huang, Rui Ma, Chenlu Zhang, Ruiyong Wang, Yueteng Zhang, Fabio Martinon, Di Miao, Haiteng Deng, Jiawei Wang, Junbiao Chang, Jijie Chai (2013). Crystal structure of NLRC4 reveals its autoinhibition mechanism. Science. 12, 172-175.

Weiguo Zou, Xi Chen, Jae Shim, Zhiwei Huang, Nicholas Brady, Dorothy Hu, Rebecca Drapp, Kirsten Sigrist, Laurie H. Glimcher, Dallas Jones (2011). The E3 ubiquitin ligase Wwp2 regulates craniofacial development through monoubiquitination of Goosecoid. Nature Cell Biology. 13, 59-65.

Chen D, Lei L, Flores R, Zhiwei Huang, Wu Z, Chai J, Zhong G. (2010). Autoprocessing and self-activation of the secreted protease CPAF in Chlamydia-infected cells. Microbial Pathogenesis. 1(10), 1-10.

Zhiwei Huang and Jijie Chai (2010). Mapping the selection mechanisms by bacterial GEFs. Virulence. 1(2), 1-4.

Zhiwei Huang*, Sarah E. Sutton*, Adam J. Wallenfang, Robert C. Orchard, Xiaojing Wu, Yingcai Feng, Jijie Chai and Neal M. Alto (2009). Structural insights into host GTPase isoform selection by a family of bacterial GEF mimics. Nature Structural & Molecular Biology. 16(8), 853 – 860. (This publication was selected as cover story, and highlighted by Nature China)

Zhiwei Huang, Yingcai Feng, Ding Chen, Xiaojing Wu, Xiaojun Wang, Xingguo Xiao, Wenhui Li, Niu Huang, Lichuan Gu, Guangming Zhong and Jijie Chai (2008). Structural basis for activation and inhibition of the secreted chlamydia protease CPAF. Cell Host & Microbe. 4(6), 529-542. (This publication was selected as a research “highlight” by Nature China)

Maikke B. Ohlson, Zhiwei Huang, Neal M. Alto, Jack E. Dixon, Jijie Chai and Samuel I. Miller (2008). Structure and Function of Salmonella SifA Indicate that Its Interactions with SKIP, SseJ, and RhoA Family GTPases Induce Endosomal Tubulation. Cell Host & Microbe. 4(5), 434-446.

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