著名华裔女教授庄小威再发Science文章

【字体: 时间:2011年09月14日 来源:生物通

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  最近一期(9月9日)的《Science》刊发了庄小威与著名华人院士谢晓亮(X. Sunney Xie)共同领导完成的一项科研成果。

  

生物通报道  素有哈佛美女教授之称的庄小威(Xiaowei Zhuang)博士被业内人评价为“有天赋的执着科学家”,她早年毕业于中国科技大学少年班,19岁考取全额奖学金赴美攻读博士学位,2003年荣获美国麦克阿瑟基金会评选出的“天才奖”,独得奖金50万美元。之后在她34岁的时候就成为了哈佛大学正教授,从事生物化学的研究。

这位女科学家主要进行的是显微成像方面的研究,在2005年的一项研究中,庄小威与其它同事发现了一种能够几百次地反复在各种颜色的光照下使用的,能够驱动为荧光态和暗态的发光分子团,从而得到了一种比传统光学显微镜高10倍以上的分辨率的显微技术,并将这种技术命名为随机光学重建显微法(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM)。

在2007年,这一研究团队又发现了特殊的荧光探针家族,实现了多色随机光学重建显微法(multicolor stochastic optical reconstruction microscopy),并利用这种方法以20-30纳米级别的分辨率演示了DNA模式样品和哺乳动物细胞的多色成像,这一研究成果公布在《Science》杂志在线版上。

2008年庄小威课题组再次在《Science》发表研究论文。在这篇文章中研究小组的成员利用单分子荧光能量转移对HIV病毒逆转录酶RT与核酸底物之间的相互关系进行了实时监控,获得了相关的动力学数据,对于艾滋病的治疗意义重大。

最近一期(9月9日)的《Science》又刊发了她与著名华人院士谢晓亮(X. Sunney Xie)共同领导完成的一项科研成果。在这篇文章中,研究人员利用超分辨率荧光显微镜(super-resolution fluorescent microscope)结合染色体构象捕获分析法(chromosome-conformation capture assay)对活体大肠杆菌细胞内的拟核相关蛋白(nucleoid-associated proteins ,NAPs)进行了跟踪观察,并由此揭示了细菌遗传物质组织机制。

不同于真核细胞,细菌细胞只具有原始的核,没有核膜及核仁,结构简单。大肠杆菌基因组为双链环状的DNA分子,在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体形式存在于细胞中,该小体称为拟核,亦称细菌染色体。NAPs是一类结合在细菌染色体DNA上的小分子碱性蛋白质。过去的研究证实NAPs参与调控细菌DNA的复制、重组、转录和修复等多个重要生理过程,此外在拟核的结构形成中也起着极其重要作用。研究人员利用光敏开关染料标记蛋白获得了大肠杆菌活细胞中几种NAPs超高分辨率成像,并证实一种可导致基因转录沉默的NAPs ——H-NS在细菌拟核结构形成中发挥关键性的作用。

新研究结果证实了新型成像技术在解析活细胞超微结构中的应用潜力,并为研究人员更深入地了解细菌中遗传物质及基因表达调控机制打开了一扇新窗口。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Chromosome Organization by a Nucleoid-Associated Protein in Live Bacteria

Bacterial chromosomes are confined in submicrometer-sized nucleoids. Chromosome organization is facilitated by nucleoid-associated proteins (NAPs), but the mechanisms of action remain elusive. In this work, we used super-resolution fluorescence microscopy, in combination with a chromosome-conformation capture assay, to study the distributions of major NAPs in live Escherichia coli cells. Four NAPs—HU, Fis, IHF, and StpA—were largely scattered throughout the nucleoid. In contrast, H-NS, a global transcriptional silencer, formed two compact clusters per chromosome, driven by oligomerization of DNA-bound H-NS through interactions mediated by the amino-terminal domain of the protein. H-NS sequestered the regulated operons into these clusters and juxtaposed numerous DNA segments broadly distributed throughout the chromosome. Deleting H-NS led to substantial chromosome reorganization. These observations demonstrate that H-NS plays a key role in global chromosome organization in bacteria.

附:

庄小威

女,著名华人生物学家,哈佛大学教授。江苏人。   

毕业于中国科技大学物理系,后获奖学金赴美攻读博士,加州大学伯克利分校获物理学博士,随后在斯坦福大学跟随诺贝尔奖得主朱棣文做博士后研究,二十七成为哈佛大学助教授,曾获美国麦克阿瑟基金“天才奖”及斯隆奖,并被麻省理工学院技术评论列入全球 Top 100 青年发明家。    

庄博士利用自己开发的超灵敏的光学成像技术来监测单一生物分子和联合体在体外或活细胞内的瞬时行为,主要集中在理解病毒如何进入细胞及核酸-蛋白质相互作用。她拍摄到单一枚感冒病毒如何影响一枚细胞,是首次有科学家记录到这过程。   庄晓薇34岁成为哈佛的化学和物理双学科正教授,HHMI研究员,她是哈佛物理系和化学系少有的双科教授。

2011年度赛克勒国际生物物理学奖于5月24日在以色列的特拉维夫大学举行。美国哈佛大学教授庄晓薇和斯坦福大学教授斯蒂芬•奎克(Stephen R. Quake)分享这一荣誉。赛克勒国际生物物理学奖由赛克勒夫妇捐赠设立,自2006年以来,每年奖励两到三位在国际生物物理学领域做出卓越成就、年龄在45岁以下的杰出科学家。清华大学教授施一公曾于2010年获得该奖。

 

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