【视频版】征途:砥砺前行三十载,绘就蓝图育英才——记600全讯白菜官方网站屈良鹄教授
简介:
屈良鹄,法国国家博士,2023白菜网址官网大全“逸仙学者”讲座教授,2023白菜网址官网大全有害生物控制与资源利用国家重点实验室主任。屈良鹄教授是我国RNA组学领域专家,曾担任“973”计划重要科学前沿项目首席科学家,他先后提出分子分类检索表、人类RNA基因数目估算、肿瘤细胞功能表征及分类方法等前瞻性科学概念及猜想,创立大分子rRNA快速测序方法及“多维高通量功能RNA组学”技术平台,推动了我国RNA研究走向国际科学前沿,研究成果获2007年国家自然科学奖二等奖。获得首届霍英东教育基金青年教师奖、“求是”科技基金会“杰出青年学者奖”、国家人事部“有突出贡献的中青年专家”、教育部“全国师德标兵”、中国科协第五届“全国优秀科技工作者”和广东省“南粤百杰”等荣誉称号和庆祝中华人民共和国成立70周年纪念章。
1.扬帆启航, 在rRNA分类学中执戟先行
1987年10月,获得法国分子生物学国家博士学位并留校工作了一年的屈良鹄博士满怀报国豪情回到祖国,加入2023白菜网址官网大全生物工程研究中心。屈良鹄在留学法国期间,提出了大分子核糖体RNA序列与结构快速测定的原理及方法,受到国际同行的高度评价,如美国科学院院士 Woese认为:该方法为生物分类和系统学提供了一个全新技术,并获得法国巴黎11大学的合作邀请。但是,屈良鹄认为“分子分类与系统学”是一门新兴的交叉学科,中国在这方面还比较落后。他已经在心中绘制出一张科学蓝图,回到祖国,应用自己创立的RNA新技术,发展中国的分子分类与系统学研究。
屈良鹄回国后,国内科学界非常重视,很快就被邀请担任中科院植物所和微生物所开放或重点实验室学术委员、客座研究员,帮助他们解决分类与系统中的分子生物学问题。屈良鹄向刚成立不久的国家自然科学基金委提出“大分子RNA的结构与生物的系统演化”为题的申请,基金委特别重视,专门组织了跨学科答辩小组,批给他超额经费支持。后来任国家自然科学基金委生物学部主任的洪德元先生特地邀请屈良鹄去香山植物园探讨高等植物分子系统学,还派其助手到2023白菜网址官网大全合作研究。
屈良鹄在2023白菜网址官网大全给学生讲授分子生物学最新知识,并在国际上率先开展基于大分子rRNA结构的分类及系统演化的理论及应用研究,提出了“分子分类检索表”的概念和猜想。分子分类检索表,就是利用大分子rRNA中进化速率不同的序列,建立生物高级阶元及物种界定的分子标准和分子探针。
在这一科学思想的指引下,屈良鹄很快就在rRNA分类学和分子系统地理学方面取得重要突破,解决了高等植物分子系统演化、原生生物分子系统、新的放线菌分类、藻类起源、赤潮微藻种类鉴别、冬虫夏草分子鉴定、垃圾填埋场古菌发现等一批与生物分类及系统鉴定相关的难题;同时,建立了现生两栖动物的分子进化时间表,推测出青藏高原隆起时间,提出了小鲵科动物起源于中国东北部的假说。也为该领域培养了一批优秀人才,如施苏华博士,她后来在植物分子系统与进化研究中做出了杰出成果,获得国家自然科学奖二等奖。
屈良鹄的rRNA测序技术和rRNA分类学猜想,推动了我国分子分类与系统学的发展,屈良鹄也因此获国家教委科技进步一等奖,优秀回国人员等奖励和荣誉。
2. 中流击水,在RNA组学中开拓进取
人类有多少基因?高等生物是否比低等生物具有更多的基因?这是生命科学的核心问题。1998年,在国际人类基因组计划如火如荼开展之际,中国科学家召开了109次香山科学会议,讨论“面向21世纪的中国RNA研究”。作为执行主席之一的屈良鹄教授在会议上提出了“人类RNA基因数目与蛋白质基因数目相当”的RNA组学猜想,引起了与会专家的极大兴趣。因为当时人类蛋白质编码基因预测高达10万,而已知的非编码RNA基因才有几百个。
当时在会议上就有人问屈良鹄,你凭什么做出这么大胆的推断,你的理由和依据是什么?他的回答是:人类的蛋白质基因平均有8个内含子,只要有1个内含子中包含非编码基因,那么非编码基因的数目就会大于蛋白质编码基因数目。
思想领航,技术是关键。屈良鹄创立了一系列实验与计算相结合的RNA组学新技术,从十几种真核模式生物中,发现了数千种新的由内含子编码的核仁小RNA(snoRNA),特别是在水稻和果蝇中发现了 “内含子snoRNA基因簇”, 即一个内含子可以编码几个甚至几十个snoRNA这一新的基因组织,更新了国际上“一个 内含子仅编码一个snoRNA”的传统观念。这些snoRNA能够指导RNA的化学修饰和剪接加工,有的与人类遗传印记或疾病相关。
屈良鹄认为科学研究要打破常规,才能有重要发现。过去认为内含子是垃圾DNA,我们发现它是RNA基因金矿。除了大量的内含子snoRNA,屈良鹄团队还发现由经典tRNA在应激条件下可产生 sitRNA、原生动物中大量的假基因来源的siRNA、DNA同源重组修复体中的LTR长非编码RNA 等一批新的非编码RNA家族及功能。这些工作都开拓和引领了新的RNA前沿领域。
2006年以来,屈良鹄团队建立了以deepBase、starBase、ChIPBase 和RMBase为核心的“多维高通量功能RNA组学技术及信息库”,向全世界开放共享数以万计的新的非编码RNA基因候选分子,数以百万计的RNA功能候选靶点,成为具有重要国际影响的在线RNA组学分析平台。
屈良鹄团队还发现了微RNA的新功能及应用价值:如miR-122调控人类肝细胞终末分化和天然免疫激活的新功能、胚性微RNA在水稻产量性状中的正调控作用等,这些成果都具有重要的医学和农学的应用前景。
屈良鹄的RNA组学猜想和RNA组学新技术,推动和引领了我国RNA 组学的发展,在国际RNA科学前沿占有一席之地。“新的 snoRNA结构、功能及表达”等研究成果获得2007年度国家自然科学奖二等奖。
3. 行稳致远,在RNA医学中创新超越
21世纪以来,以人类基因组为核心的生命组学计划和新一代高通量测序为人类健康提供了遗传知识和技术。然而,如何利用高度复杂化的海量数据来解决肿瘤等人类重大疾病的防治问题,是21世纪精准医学面临的巨大挑战。屈良鹄认为,在生命领域,RNA组学将率先进入生物大数据时代,采用非编码RNA的理论和技术,将推动生命科学和医学领域重大关键问题的解析。
曾经有人问,为什么说RNA将率先进入生物大数据时代,而不是其他的生物分子,比如蛋白质?屈良鹄回答道:大数据是一个趋于完整数据的概念。在一个细胞中有无数RNA和蛋白质分子。由于目前的高通量核酸技术率先取得了突破,一个实验可以基本上完成对细胞中所有RNA种类和丰度的鉴定,获得一个细胞中趋于完整的核酸数据,而其它分子目前是无法比拟的。所以RNA大数据可以作为一个非常好的切入点,驱动解析人类细胞功能图谱和疾病关键靶点。
在这一思路的指导下,屈良鹄团队采用“药物诱导的微RNA重编程分析技术”,发现了慢性髓性白血病 CML致病与耐药的两条核心信号通路,揭示了冬凌草甲素和隐丹参酮等天然抗癌化合物抗癌新机制,并在解析和靶向癌细胞可塑性研究中取得重要进展。
在2018年的632次香山学术会议上,屈良鹄做了“Weinberg 困惑与RNA解决方案”的报告,提出了“肿瘤核心信号通路与RNA表征技术”的RNA医学猜想,期望RNA 指标(RNA index)能够为解决肿瘤问题提供新的思路。
结语:
屈良鹄在RNA科学领域,开拓创新30余年。今天,在我国RNA研究蓬勃发展, “遍地英雄下夕烟”的大好形势下,他豪情满怀,带领RNA创新团队,继续在科学征途上砥砺前行:“今日长缨在手,何时缚住苍龙”。
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本院
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