973首席科学家连发两篇文章

　　

生物通报道：来自中科院水生生物所淡水生态与生物技术国家重点实验室桂建芳研究组近期连续发表了两篇文章，分别是磷酸酶Mtmr8和组蛋白H2A变体的相关成果。

在第一篇文章中，研究人员首先从斑马鱼中克隆鉴定出Mtmr8，发现Mtmr8在体节发生早期主要在眼部和体节部位表达；然后，他们用morpholino敲降策略来研究该基因的功能及其作用机制。结果发现，在Mtmr8敲降的胚胎中，肌节发生出现明显畸形，且Akt的磷酸化水平明显上升；进一步研究发现，虽然Mtmr8的PH/G结构域缺失对胚胎发育没有造成明显影响，但加入PI3K抑制剂LY294002后会造成明显的胚胎发育缺陷，表明PH/G结构域对于Mtmr8的功能是必需的。之后他们又对Mtmr8和PI3K在肌动蛋白纤维造型和肌肉发育中的作用进行了分析，发现Mtmr8 morpholino敲降会导致胚胎肌动蛋白细胞骨架的解体混乱，而且证实这些作用是通过影响Hedgehog通路引起的；细胞移植实验研究表明，Mtmr8以非细胞自主方式调节肌动蛋白造型。上述研究揭示出Mtmr8与PI3K协同作用调节斑马鱼肌动蛋白造型和肌肉发育，而且证实Hedgehog信号通路参与其中。这项研究成果公布在PLoS ONE Developmental Biology。

第二篇文章发表在科技期刊Biology of Reproduction上，研究人员以银鲫为材料，在鱼类卵母细胞中发现了一种新的核心组蛋白H2A变体。他们在筛选到一个卵母细胞核心组蛋白H2A变体cDNA的基础上，首先分析确定了其卵母细胞特异表达的模式，接着观察到该蛋白在卵子发生过程中的磷酸化修饰作用。由于它是一个卵母细胞特异的H2A新变体，该变体基因被定名为h2af1o (H2A histone family, member 1, oocyte specific)。为了解这个新变体在核小体中的结合动力学特征，他们还从银鲫中克隆出另一个遍在的h2afx，并进一步采用体外过表达和FRAP实验方法比较分析了这两个组蛋白在染色质中的动态交换差异。有意思的是， H2af1o在核小体中比遍在的H2afx有更高的运动性，并且，与遍在的H2afx相比，H2af1o有更紧结合的C端和更弱结合的N端。这些结果表明，鱼类卵母细胞中有一个新的H2A变体，其更为游离的N端可能提供了更多的修饰位点，并能轻微降低核小体的稳定性，而其紧密结合的C端保证了核小体的中心区域的稳定。这些发现意味着H2af1o可能在鱼类卵子发生、卵母细胞成熟和早期卵裂中有改变染色质特性的能力。

这项研究得到国家基础研究973计划等项目的资助，主要由博士研究生吴南等完成。据论文通讯作者桂建芳研究员介绍，组蛋白是核小体的重要成分，在基因表达模式的传输和核小体运动性的表观遗传调节中起了重要作用；组蛋白也存在许多变体，且这些变体在特定的细胞或特定的细胞周期阶段发挥了至关重要的转录调控作用。由于卵母细胞是高度特化的细胞，过去虽找到了一些卵母细胞特异的连接组蛋白，但迄今还未鉴定出卵母细胞特异的核心组蛋白。因此，这一新的鱼类卵母细胞特异的核心组蛋白H2A变体的发现对进一步研究鱼类卵子发生和卵母细胞成熟过程中的调控机制有重要意义。

附：

桂建芳 男，1956年6月出生，博士，研究员，博士研究生导师。

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。

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230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41名，硕士7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。


原文摘要：

Histone H2A Has a Novel Variant in Fish Oocytes

Histone variants and their modifications play significant roles in many cellular processes. In this study, we have identified and characterized a histone H2A variant h2af1o in fish, and revealed its oocyte-specific expression pattern during oogenesis and embryogenesis. Moreover, a post-translational modification of H2af1o was observed, and the modification was demonstrated to result from the phosphorylation during oocyte maturation. To understand the binding dynamics of the novel core histone variant H2af1o in nucleosomes, we cloned another ubiquitous gibel carp h2afx as the conventional histone control, and investigated the dynamic exchange difference in chromatin by fluorescence recovery after photobleaching (FRAP). Significantly, H2af1o was revealed to confer relatively higher mobility in nucleosomes than that of ubiquitous H2afx. And, in comparison with ubiquitous H2afx, H2af1o has a tightly binding C terminus and a weak binding N terminus. The current data indicate that fish oocytes have a novel H2A variant that slightly destabilizes nucleosomes by protruding its N-terminal tail to a large extent, and stabilizes core particle by its tightly binding C-terminal tail. Our findings suggest that H2af1o might have the intrinsic ability to modify chromatin properties during fish oogenesis, oocyte maturation and early cleavage.