追赶顶级实验室 中国教授09连发两篇文章

　　

生物通报道：早年毕业于华中农业大学的何正国教授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，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，进入2009年，其研究小组连发发表了多篇高质量文章。

第一篇文章发表于国际权威杂志《美国科学院院刊》（PNAS）上，研究人员发现了古菌的DNA复制起始蛋白和DNA聚合酶之间存在物理的和功能性的相互作用，并首次在古菌生命体中阐明了DNA复制起始和延伸两个过程之间的分子偶联机制。该项由何正国教授带领的课题组独立完成的成果近日发表在国际权威杂志《美国科学院院刊》（PNAS）上。论文的通讯作者为何正国教授，他指导的2006级硕士生张璐、2008级本硕连读生张磊和2008届生物学基地班毕业生刘祎等三人分享文章第一作者。这也是何正国教授领导的课题组继今年2月份在Genome Research 杂志上发表论文后，再次发表高水平论文。

DNA等遗传物质的精确复制是生命现象最本质的内容。DNA复制及细胞周期调控的紊乱将直接导致人的癌症、衰老等重要疾病的发生。因此对相关过程调控机制的研究是当代生命科学最受关注的前沿领域之一。然而，由于人和高等真核生物的这些遗传调控机制相当复杂，目前主要以微生物为模式材料开展相关的分子机制研究。古菌是一种常常生活在极端环境如高温、高盐、极端PH等条件下的特殊生命形式，有趣的是在这类特殊生物中发现含有人和高等真核生物的DNA复制调控关键酶，因而成为重要的模式材料。

近几年，一些著名机构如英国的牛津大学、美国的加州大学的科学家纷纷转入利用这种特别的古菌作为研究材料，期望加快疾病机制的研究，促进关键调控基因以及新药靶的发现。在DNA复制和细胞周期调控这个竞争激烈的研究领域，何正国教授的课题组经过艰苦努力，发现古菌的DNA复制起始蛋白和DNA聚合酶在体内和体外都能发生物理相互作用，同时这些复制起始蛋白还能双重调控DNA聚合酶的核心复制功能，这些发现首次在古菌生命体中建立了DNA复制起始和延伸两个关键过程之间的分子偶联机制。鉴于相关的分子细节在高等真核生物中仍然没有被阐明，因此他们的发现为最终揭示高等生物的复杂机制提供了重要线索。

何正国教授介绍，他领导的课题组在微生物的DNA复制调控研究领域一直是在与国际顶级实验室的激烈竞争中逐步发展起来的。两年前，他们曾首次在古菌中发现了多个DNA复制起始蛋白能够协同参与DNA复制原点的识别，但这一重大发现很遗憾地未能及时在重要杂志发表。这是由于牛津大学、加州大学等国外著名机构的科学家抢先一步，联手在Science杂志发表了非常相似的结果。

另外一篇文章中，研究小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。

这种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。

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：

Archaeal eukaryote-like Orc1/Cdc6 initiators physically interact with DNA polymerase B1 and regulate its functions

Archaeal DNA replication machinery represents a core version of that found in eukaryotes. However, the proteins essential for the coordination of origin selection and the functioning of DNA polymerase have not yet been characterized in archaea, and they are still being investigated in eukaryotes. In the current study, the Orc1/Cdc6 (SsoCdc6) proteins from the crenarchaeon Sulfolobus solfataricus were found to physically interact with its DNA polymerase B1 (SsoPolB1). These SsoCdc6 proteins stimulated the DNA-binding ability of SsoPolB1 and differentially regulated both its polymerase and nuclease activities. Furthermore, the proteins also mutually regulated their interactions with SsoPolB1. In addition, SsoPolB1c467, a nuclease domain-deleted mutant of SsoPolB1 defective in DNA binding, retains the ability to physically interact with SsoCdc6 proteins. Its DNA polymerase activity could be stimulated by these proteins. We report on a linkage between the initiator protein Orc1/Cdc6 and DNA polymerase in the archaeon. Our present and previous findings indicate that archaeal Orc1/Cdc6 proteins could potentially play critical roles in the coordination of origin selection and cell-cycle control of replication.