桂建芳教授最新文章解析调控新机制

　　

生物通报道：来自中国科学院水生生物研究所的研究人员获得了脊椎动物干扰素反应的调控机制研究方面的重要进展，并与哺乳动物相应方面进行了比较，从而解析了干扰素反应调控机制的物种演化，这一研究成果公布在Journal of Immunology杂志上。

领导这一研究的是中国科学院水生生物研究所桂建芳研究员，其早年毕业于武汉大学细胞生物学专业，1999年至2007年任水生所常务副所长、所长；现为淡水生态与生物技术国家重点实验室主任；中国水产学会副理事长，中国海洋湖沼学会副理事长，农业部第八届科学技术委员会委员。

脊椎动物应对病毒感染首先启动的是干扰素反应。在哺乳类动物中，干扰素反应的启动主要受干扰素调节因子3（IRF3）的调控。IRF3是IRF家族中重要转录因子之一，在调控干扰素(interferon, IFN)基因表达和抗病毒天然免疫反应中具有重要作用。

在这篇文章中，研究人员发现与哺乳类IRF3相同，鱼类IRF3能诱导鱼类干扰素以及干扰素诱导基因（ISGs）表达，证明IRF3调控干扰素反应是脊椎动物的一个古老机制。然而，与哺乳类IRF3的表达不受病毒和干扰素的诱导不同，鱼类干扰素能诱导IRF3上调表达。通过分析不同脊椎动物IRF3基因的启动子，他们证明了IRF3受干扰素诱导表达的特性仅在包括鱼类和两栖类的动物中存在。

重要的是，鱼类干扰素可以通过磷酸化激活IRF3启动干扰素反应的产生。鉴于哺乳类IRF3仅限于在病毒感染的细胞中被激活，研究人员推测，与哺乳类相比，鱼类和两栖类动物IRF3调控的干扰素反应是一个相对粗放的机制，随着物种的演化，依赖IRF3调控的干扰素反应机制越来越趋于精确和完善。

桂建芳研究组在鱼类基因研究方面获得了许多成果，比如他们曾发现了重复基因dmrt2b新歧化功能，dmrt2b参与Hedgehog信号通路的发现为重复基因的功能歧化提供了一个典型实例，因而对进一步探讨重复基因功能歧化和基因新功能产生具有重要的启发意义。

重复基因被认为是基因功能歧化和新功能产生的源泉。鱼类特有的基因组加倍事件产生了大量的重复基因，这些重复基因为基因功能歧化和新功能产生提供了良好材料。

研究人员在鱼类重复基因功能歧化研究上取得了重要进展。这些研究表明，鱼类特有的重复基因dmrt2b和dmrt2a虽都参与了躯体左右不对称建立的过程，但dmrt2b通过Hedgehog信号通路参与体节发生过程，而dmrt2a没有涉及Hedgehog信号通路。重复基因dmrt2b参与Hedgehog信号通路的发现为重复基因的功能歧化提供了一个典型实例，因而对进一步探讨重复基因功能歧化和基因新功能产生具有重要的启发意义。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Characterization of Fish IRF3 as an IFN-Inducible Protein Reveals Evolving Regulation of IFN Response in Vertebrates

In mammals, IFN regulatory factor (IRF) 3 is a critical player in modulating transcription of type I IFN and IFN-stimulated genes (ISGs). In this study, we describe the roles of crucian carp (Carassius auratus L.) IRF3 in activating fish IFN and ISGs. Fish IRF3 exhibits a large sequence divergence from mammalian orthologs. Whereas mammalian IRF3 is constitutively expressed, fish IRF3 protein is significantly upregulated by IFN, poly-IC, and other stimuli known as IFN inducers in mammals. The IFN-inducible property of fish IRF3 is consistent with the comparative analysis of 5′ flanking regulatory region of vertebrate IRF3 genes, which reveals the presence of typical IFN-stimulated response elements in fish and amphibians, but an absence in tetrapods. Furthermore, either IFN or poly-IC induces phosphorylation and cytoplasmic-to-nuclear translocation of IRF3, which seems essential for its function in that phosphomimic active IRF3 exhibits stronger transactivation than wild type IRF3. Finally, overexpression of fish IRF3 activates production of IFN that in turn triggers ISG transcription through Stat1 pathway, whereas transfection of dominant negative mutant IRF3-DN abrogates poly-IC induction of ISGs, probably owing to blockade of IFN production. Therefore, regulation of IFN response by vertebrate IRF3 is another ancient trait. These data provide evidence of the evolving function of vertebrate IRF3 on regulating IFN response.

作者简介：

桂建芳

中国科学院水生生物研究所研究员、博士生导师

桂建芳，男，汉族，1956年6月28日出生，中共党员，理学博士，中国科学院水生生物研究所研究员、博士生导师；1999年至2007年任水生所常务副所长、所长；现为淡水生态与生物技术国家重点实验室主任；中国水产学会副理事长，中国海洋湖沼学会副理事长，农业部第八届科学技术委员会委员，武汉市科学技术协会副主席，湖北省遗传学会和湖北省生物工程学会副理事长，中国鱼类学会理事，中国遗传学会理事；《水生生物学报》主编，《Cell Research》、《Pakistan Journal of Zoology》、《实验生物学报》、《遗传学报》、《遗传》、《动物学研究》、《海洋与湖沼》、《中国水产科学》编委；国家科学技术部973计划"重要养殖鱼类品种改良的遗传和发育基础研究"项目首席科学家；国家水产原良种审定委员会副主任。


1982年1月毕业于武汉大学细胞生物学专业，获学士学位； 1984年12月在武汉大学遗传学专业获硕士学位，同年到中国科学院水生生物研究所工作；1995年6月在中国科学院水生生物研究所获理学博士学位。1991年12月至1994年9月曾在美国俄亥俄医学院和加州大学圣迭戈校区进行工作访问和博士后研究，主要研究RNA剪接与细胞周期调控的关系。现在主要从事与鱼类育种生物技术相关的遗传、细胞和发育生物学研究。已在《Nature》、《PNAS》、《Mol.Biol.Evol.》、《Dev.Biol.》、《J. Virol..》、《Dev. Comp. Immunol.》、《Gene》、《Aquaculture》、《J. Mol. Evol.》、《J.Fish Biol.》、《中国科学》和《科学通报》等国内外核心刊物上发表研究论文220多篇，其中SCI刊源论文90多篇，被SCI引用1000多次，在国内外作大会或特邀报告60多次，出版论著6部。已培养毕业博士38名，硕士5名，出站博后6位，毕业的博士中获中国科学院院长特别奖1名，优秀奖2名。作为主持人培育出水产新品种1个（异育银鲫“中科3号”），获湖北省自然科学奖一等奖1项（2003年），湖北省科技进步奖二等奖1项（2005年），中国科学院自然科学奖三等奖1项（1995年），国家“八五”科技攻关重大成果奖1项（1996年），作为第二完成人获湖北省自然科学奖二等奖1项（2004年），参与完成的成果获国家自然科学奖二等奖1项（1995年）；授权专利5项。1988获中国青年科技奖，1989年获中国科学院青年科学家奖二等奖，1990年获湖北省青年科技精英称号，1994年获国家杰出青年科学基金资助，1995年获中国科学院青年科学家奖一等奖， 1996年获香港求是科技基金会杰出青年学者奖，1997年入选国家百千万人才工程，1998年获中国科学院优秀研究生导师奖，1998年获中国科学院有突出贡献的中青年专家称号，2003年获中国科学院优秀研究生导师奖，2003年获湖北省“五一劳动奖章”， 2004年获湖北省“劳动模范”， 2004年获科技部国家重点实验室计划先进个人等荣誉称号。

主持的学科组已创建了进行鱼类雌核生殖和性反转分子机理研究体系，克隆鉴定出一批与鱼类性别决定及分化相关基因和内分泌调控相关基因；建立了研究鱼类抗病毒基因的细胞模型，鉴定出一批参与鱼类抗病毒和免疫反应的基因，尤其是干扰素系统基因。近期的主要研究方向为鱼类发育遗传学和遗传育种工程。研究工作主要集中两个方面，一是在鱼类生殖和免疫相关基因的鉴定和功能研究方面，试图揭示鱼类雌核发育和卵子发生的调控机理，阐述鱼类早期胚胎发育过程中基因的时空表达，鉴别鱼类抗病基因；二是在水产动物分子遗传标记的鉴定和应用方面，试图找到用于区分水产动物不同种群或不同品系的分子标记，并将其应用于生态遗传和遗传育种研究。此外，还致力于鱼类细胞工程技术研究，如细胞培养和基因组操作等。