中国基因组研究领军人两项新成果

　　

生物通报道：中国基因组学科学家于军教授可谓是中国基因研究的领军人物，他是华大基因研究中心（中国科学院北京基因组研究所）的主要创始人之一，现任中国科学院北京基因组研究所副所长。近期他的研究小组又取得了基因研究新成果。

第一项研究成果公布在近期出版的Nucleic Acids Research杂志上，于军教授带领04级硕博研究生陈开富，孟庆姝等研究人员成功检测到一个长约121核苷酸的DNA序列周期，并证明该序列周期为核小体在基因组上的定位信号。

作为表观遗传学研究的一个重要方向，基因组DNA的高级折叠结构及其对基因组功能的调控作用一直是科学家们关注的重要问题。真核生物基因组DNA折叠成染色体高级结构的第一步是与核小体结合，其中一个关键的问题是，核小体在基因组上的结合位置是随机分布的还是由DNA编码的。

这一研究结果表明，核小体在基因组上的结合位置并非随机分布的，一些DNA序列，尤其是基因编码区，能够长期稳定地与核小体结合，并在漫长的进化过程中优化DNA序列组分，以利于与核小体的结合。这种优化的序列组分，即可能是核小体定位的重要信号，如课题组新发现的121核苷酸长的序列周期以及过去报道的10核苷酸长的序列周期等。


第二项研究成果则是于军教授，与硕博生朱江、和夫红等人利用基于EST数据对基因表达组织特异性的重新评估，在基因结构、进化选择、起源时间和启动子结构等方面对housekeeping (HK)和tissue-specific (TS)基因进行了系统的分析，研究工作取得进一步成果。研究进展发表在近期出版的Trends in Genetics杂志上。


研究结果表明：HK基因的基因组长度、转录本长度和外显子个数都显著大于TS基因，具有相对松散的基因结构。在进化上，HK基因的编码区和核心启动子均受到负选择，相比TS基因具有较强的序列保守性。HK基因具有较为古老的进化起源，超过50%的HK基因起源于脊椎动物分化前而仅有5%的TS基因如此。在启动子结构上，超过80%的HK基因的核心启动子位于CpG岛内而仅有20%的TS基因如此。大多数(60%)TS基因核心启动子内既没有CpG岛也没有TATA元件，这部分基因的转录起始机制仍有待进一步研究。上述结果揭示了HK基因在构成基本转录组时具有的特殊角色，同时是理解多细胞生物中细胞特异转录组的重要基础。


细胞特异表达模式的建立决定了细胞分化的过程，胚胎干细胞转录组和分化细胞特异的转录组分别是这一过程的起点和终点。该小组目前正在开展关于胚胎干细胞转录组的研究，分析HK基因和TS基因在细胞分化过程中的动态表达模式和表观修饰模式。该研究对于系统理解细胞分化过程中的转录因子调控、基因组表观修饰调控等基因表达调控机制具有重要意义。

附：于军

个人简历
1956年，出生于辽宁沈阳。
1979年——1983年，就读于吉林大学，获生物化学理学学士。
1984年——1990年，就读于美国纽约大学医学系，获生物医学博士学位。
1990年——1993年，任美国纽约大学泌尿系助理教授。
1993年——2000年，任美国华盛顿大学医学系基因组学中心高级研究员。
2000年——2002年，任美国华盛顿大学医学系基因组学中心高级研究科学家。
1998年，返回中国同杨焕明、汪建等人共同发起并创立了中国科学遗传研究所人类基因组中心。
1998年至今，任北京华大基因研究中心暨中国科学院北京基因组研究所副所长。

主要贡献和荣誉
于军是人类基因组计划中国部分的主要负责人之一，也是中国超级杂交水稻基因组计划的主要发起人和学术负责人之一。
2002年于军博士与杨焕明博士、斯蒂芬·戈夫一道荣获《科学美国人》评选的首届年度全球科研领袖奖。

原文摘要：

A novel DNA sequence periodicity decodes nucleosome positioning

There have been two types of well-characterized DNA sequence periodicities; both are found to be associated with important molecular mechanisms. One is a 3-nt periodicity corresponding to codon triplets, the other is a 10.5-nt periodicity related to the structure of DNA helixes. In the process of analyzing the genome and transcriptome of Trichomonas vaginalis, we observed a 120.9-nt periodicity along DNA sequences. Different from the 3- and 10.5-nt periodicities, this novel periodicity originates near the 5'-end of transcripts, extends along the direction of transcription, and weakens gradually along transcripts. As a result, codon usage as well as amino acid composition is constrained by this periodicity. Similar periodicities were also identified in other organisms, but with variable length associated with the length of nucleosome units. We validated this association experimentally in T. vaginalis, and demonstrated that the periodicity manifests nucleotide variations between linker-DNA and wrapping-DNA along nucleosome array. We conclude that this novel DNA sequence periodicity is a signature of nucleosome organization suggesting that nucleosomes are well-positioned with regularity, especially near the 5'-end of transcripts.