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生物大分子国家重点实验室

李国红  博士 研究员 博士生导师  

国家“杰出青年基金”获得者
中科院生物物理所,生物大分子国家重点实验室,研究组长

研究方向:染色质结构和表观遗传调控的研究

电子邮件:liguohong@ibp.ac.cn

电       话:010-64856269

通讯地址:北京市朝阳区大屯路15号(100101)

英文版个人网页:http://english.ibp.cas.cn/faculty/index_18316.html?json=http://www.ibp.cas.cn/sourcedb_ibp_cas/cn/ibpexport/EN_xsszmL/202005/t20200519_5583001.json

课题组网站:http://www.ibp.cas.cn/lighLab/

简       历:

  1991 - 1995  武汉大学病毒系,获理学学士学位

  1995 - 1998  北京医科大学生物物理系,获理学硕士学位

  1998 - 2003  德国马普细胞生物学研究所/海德堡大学生物系,获博士学位

  2003 - 2009  美国霍华德休斯医学研究院 (HHMI),博士后。

  2009 - 至今  中国科学院生物物理研究所,博士生导师

获奖及荣誉:

  2015年 国家自然科学基金委员会“杰出青年”

  2015年 获科技部“中青年科技创新领军人才”

  2017年 入选霍华德·休斯医学研究院(HMMI)国际学者

社会任职:

  2015年 中国科学院大学生物化学与分子生物学教研室副主任

  2017年 任《Genome Biology》和《JBC》 杂志编委

  2018年 任《中国科学:生命科学》杂志编委

研究方向:

  本研究组主要从事染色质结构和表观遗传调控的研究,重点研究胚胎干细胞发育分化过程中染色质高级结构动态变化及其表观遗传调控的分子机理,阐明染色质高级结构动态调控在细胞命运决定中的生物学功能和分子机理。我们的工作主要包括以下三个方向:

  1. 30nm染色质纤维的组装、结构和调控机理研究

  染色质结构的动态变化在基因转录沉默和激活过程中起重要作用,为表观遗传提供一个重要的信息整合平台。一方面,核小体折叠形成结构紧密的高级结构30nm纤维,导致基因沉默;另一方面,基因激活过程中的关键步骤则是30nm染色质纤维的解聚和重塑,从而使各种转录因子及转录机器可以接近DNA。染色质重塑,包括30nm染色质高级结构的动态变化,受各种表观遗传机制的调控。目前人们对于30nm染色质纤维的组装、精细结构模型及其表观遗传调控机理的研究还十分有限。我们课题组将利用体外染色质组装体系来重建30nm染色质纤维,结合单分子FRET、单分子磁镊、分析超速离心、电镜、高精度冷冻电镜和X射线晶体学等技术手段来研究30nm染色质纤维精细结构的建立;从分子水平上阐明各种表观遗传机制如组蛋白变体、DNA甲基化/羟甲基化和特异位点的组蛋白化学修饰等对30nm染色质纤维组装和基因转录的调控机理。

  2. 着丝粒染色质结构和功能研究

  着丝粒是确保细胞分裂过程中染色体正常分离的一段重要的染色质区域,对生物个体基因的稳定遗传起着非常重要的作用。CENP-A作为着丝粒染色质的表观遗传学标记,是染色质核心组蛋白H3在着丝粒上的特异变体。但是到目前为止,我们对于着丝粒染色质的组成和结构、其特异组蛋白变体CENP-A的动态组装及其调控、着丝粒染色质及其表观遗传调控在干细胞生物学和重要疾病(如癌症和衰老)中的生物学功能等方面的认识还相当有限。我们课题组基于染色质体外重建系统,结合细胞生物学、生物物理、生物化学和分子生物学技术,系统地研究组蛋白变体CENP-A核小体的组成和结构、CENP-A在细胞周期中的动态组装、CENP-A对着丝粒核小体和染色质高级结构的调控机理、以及着丝粒染色质在干细胞自我更新和定向分化、肿瘤发生和细胞衰老中的生物学功能。

  3. 染色质结构和细胞命运决定的分子机理研究

  在未分化的胚胎干细胞中,基因组染色质的结构比较松散、动态和开放。干细胞分化过程中,基因组染色质的表观遗传标签发生编程式变化,与之相对应的是各种复杂的染色质高级结构开始形成,染色质在核内组织形成结构和功能各异的染色质功能区。同时,一些分化细胞特异的染色质组织因子开始表达,如核纤层蛋白Lamin A/C、核基质蛋白以及核膜内层蛋白质等。这些蛋白与染色质特定区域紧密结合形成各种异染色质结构,通常这些异染色质位于核膜/核纤层下的核周边区域,在组织特异性基因的转录调控中起重要作用。但是,目前对异染色质的这一特定核内分布的分子机理还不清楚。我们课题组主要采用各种分子生物学、生物化学、生物物理、细胞生物学等技术研究胚胎干细胞定向分化过程中,染色质和核膜/核纤层的动态相互作用及其表观遗传调控,阐明异染色质(heterochromatin)在核膜/核纤层下形成和维持的分子机理。这些研究为我们进一步理解核纤层蛋白病的发病机理,特别是理解染色质结构在核纤层蛋白A变异导致的儿童早衰疾病中的可能作用机理奠定基础。

承担项目情况:

 

代表论著:

  1. Zengqi Wen*, Liwei Zhang, Haihe Ruan*, and Guohong Li*. Histone variant H2A.Z regulates nucleosome unwrapping and CTCF binding in mouse ES cells. Nucleic Acids Research 48(11), 5939-5952. (2020)

  2. Jicheng Zhao#, Min Wang#, Luyuan Chang, Juan Yu, Aoqun Song, Cuifang Liu, Wenjun Huang, Tiantian Zhang, Xudong Wu, Xiaohua Shen, Bing Zhu and Guohong Li. H1-Compacted Chromatin Facilitates Propagation of H2AK119ub1 by RYBP/YAF2-PRC1 Complex during Cell Division. Nature Cell Biology 22(4), 439-452. (2020)

  3. Haizhen Long#, Liwei Zhang#, Mengjie Lv#, Zengqi Wen#, Wenhao Zhang, Xiulan Chen, Peitao Zhang, Tongqing Li, Luyuan Chang, Caiwei Jin, Guozhao Wu, Xi Wang, Fuquan Yang, Jianfeng Pei, Ping Chen, Raphael Margueron, Haiteng Deng, Mingzhao Zhu* and Guohong Li*. H2A.Z Facilitates Licensing and Activation of Early Replication Origins. Nature 577(7791), 576-581. (2020)

  4. Liang Wang#, Mingli Hu#, Mei-Qing Zuo, Jicheng Zhao, Di Wu, Li Huang, Yongxin Wen, Yunfan Li, Ping Chen, Xinhua Bao, Meng-Qiu Dong, Guohong Li*, and Pilong Li*. Rett Syndrome-Causing Mutations Compromise MeCP2-mediated Liquid-Liquid Phase Separation of Chromatin. Cell Research 2020 Feb 28. doi: 10.1038/s41422-020-0288-7. (2020)

  5. Chaoyang Xiong#, Zengqi Wen#, Juan Yu, Jun Chen, Chao-Pei Liu, Xiaodong Zhang, Ping Chen, Rui-Ming Xu and Guohong Li. UBN1/2 of HIRA complex is responsible for recognition and deposition of H3.3 at cis-regulatory elements of genes in mouse ES cells. BMC Biology 16(1), 110. doi: 10.1186/s12915-018-0573-9. (2018)

  6. Yan Wang#, Haizhen Long#, Juan Yu#, Liping Dong#, Michel Wassef, Baowen Zhuo, Xia Li, Jicheng Zhao, Min Wang, Cuifang Liu, Zengqi Wen, Luyuan Chang, Ping Chen, Qian-fei Wang, Xueqing Xu, Raphael Margueron* and Guohong Li*. Histone variants H2A.Z and H3.3 coordinately regulate PRC2-dependent H3K27me3 deposition and gene expression regulation in mES cells. BMC Biology 16(1), 107. doi: 10.1186/s12915-018-0568-6. (2018)

  7. Ping Chen#, Liping Dong#, Mingli Hu, Yi-Zhou Wang, Xue Xiao, Zhongliang Zhao, Jie Yan, Peng-Ye Wang, Danny Reinberg, Ming Li*, Wei Li* and Guohong Li*. Functions of FACT in Breaking the Nucleosome and Maintaining Its Integrity at the Single-Nucleosome Level. Molecular Cell 71(2), 284-293. (2018)

  8. Wei Li#, Ping Chen#, Juan Yu, Liping Dong, Dan Liang, Jianxun Feng, Jie Yan, Peng-Ye Wang, Qing Li, Zhiguo Zhang, Ming Li* and Guohong Li*. FACT Remodels the Tetranucleosomal Unit of Chromatin Fibers for Gene Transcription. Molecular Cell 64(1), 120-133. (2016)

  9. Qian Zhao#, Jiqin Zhang#, Ruoyu Chen#, Lina Wang#, Bo Li, Hao Cheng, Xiaoya Duan, Haijun Zhu, Wei Wei, Jiwen Li, Qihan Wu, Jing-Dong J. Han, Wenqiang Yu, Shaorong Gao, Guohong Li* and Jiemin Wong*. Dissecting the Precise Role of H3K9 Methylation in Crosstalk with DNA Maintenance Methylation in Mammals. Nature Communications (2016)

  10. Qianglin Fang#, Ping Chen#, Mingzhu Wang, Junnan Fang, Na Yang, Guohong Li*, Rui-Ming Xu*. Human cytomegalovirus IE1 protein alters the higher-order chromatin structure by targeting the acidic patch of the nucleosome. Elife 5(Pii), e11911 (2016)

  11. Junnan Fang, Yun Wei, Yuting Liu, Wenqiang Deng, Zhouliang Yu, Li Huang,Yan Teng,Ting Yao, Qinglong You, Haihe Ruan, Ping Chen, Rui-Ming Xu, and Guohong Li. Structural Transitions of Centromeric Chromatin Coordinate the Cell Cycle-dependent Recruitment of CENP-N. Genes and Development 29, 1058-1073 (2015).

  12. Zhouliang Yu, Xiang Zhou, Wenjing Wang, Wenqiang Deng, Junnan Fang, Hao Hu, Zichen Wang, Shangze Li, Lei Cui, Jing Shen, Linhui Zhai, Shengyi Peng, Jiemin Wong, Shuo Dong, Zengqiang Yuan, Guangshuo Ou, Xiaodong Zhang, Ping Xu, Jizhong Lou, Na Yang, Ping Chen, Rui-Ming Xu, and Guohong Li. Dynamic phosphorylation of CENP-A at Ser68 orchestrates its cell cycle-dependent deposition at centromeres. Developmental Cell 32(1), 68-81. (2015)

  13. Feng Song#, Ping Chen#, Dapeng Sun, Mingzhu Wang, Dan Liang, Ruiming Xu, Ping Zhu* and Guohong Li*. Cryo-EM study of the chromatin fiber reveals a double helix twisted by tetra-nucleosomal units. Science 344(6182), 376-380. (Research article, 2014)

  14. Ping Chen#, Jicheng Zhao#, Yan Wang#, Haizhen Long, Dan Liang, Haiyong Zhao, Zengqi Wen, Wei Li, Xia Li, Li Huang, Hongli Feng,Ping Zhu, Ming Li, Qainfei Wang, and Guohong Li. Variant histone H3.3 functionally counteracts with H2A.Z to activate gene transcription. Genes and Development, 27(19), 2109-2124. (2013)

  15. Chao-pei Liu#, Chaoyang Xiong#, Mingzhu Wang, Zhouliang Yu, Na Yang, Ping Chen, Zhiguo Zhang, Guohong Li* and Rui-Ming Xu*. Structure of the variant histone H3.3-H4 heterodimer in complex with its chaperone DAXX. Nature Structural and Molecular Biology 19(12),1287-1292. (2012)

 

(资料来源:李国红研究员,2020-07-08)