山东大学陈晓课题组聚焦“适应性稳态与细胞记忆”,依托海洋学院和宋微波院士团队,形成了一支精于真核生物表观遗传的科研队伍。实验室拥有成熟的分子生物学、表观遗传学和系统生物学研究所需软硬件条件,并与国内外知名实验室保持长期合作关系,为研究生的学习和发展提供良好平台。
真核生物为代表的复杂生命体以细胞为单位。细胞拥有一套精密的自身稳态调控系统,能够在多变的环境中长时间维持自身稳定——在持续变化、持续消耗能量和持续发生内部更新的情况下,主动维持自身的组织与功能,并具备适应和演化能力,是生命的核心特征之一。
表观遗传调控是细胞长期适应、状态记忆和响应重编程的重要机制。多种癌症和遗传疾病由表观遗传因子突变导致的细胞稳态维持机制失效所引发,而目前治疗相关疾病的最大障碍是对其稳态维持机制的理解不足。增进对细胞稳态维持的表观遗传调控机制及其进化路径的了解,将有助于发现相关疾病的新靶点,为提出高效、可靠的诊疗策略奠定基础。
陈晓课题组聚焦“细胞稳态的表观遗传调控与进化”开展系列研究:
1)揭示了染色体特征对细胞稳态的影响,为阐明稳态维持的调控机制奠定基础;
2)解析了组蛋白修饰调控细胞稳态的机制,拓展了对表观遗传因子参与调控稳态的认知;
3)描绘了表观遗传调控异常导致细胞稳态失衡、引发疾病的机制,确认了其诊疗应用价值。
本课题组致力于揭示真核细胞在动态环境中维持功能稳态与长期适应的基本规律。以纤毛虫为主要实验模型,结合细胞生物学、表观遗传学、功能基因组学和定量系统生物学,研究细胞对扰动的感知、响应、修复、适应性记忆及遗忘机制,重点解析多时间尺度调控网络如何协调稳定性与可塑性,并探索相关原理对人工适应系统长期可靠运行的启示。
原生生物纤毛虫(四膜虫、草履虫、游仆虫等)、复杂生命系统(人、小鼠等细胞系)
作为一种模式材料,纤毛虫(如四膜虫)在适应性稳态与细胞记忆研究中的优势包括:
1)完整的单细胞生命系统:运动、摄食、感知、代谢、损伤修复、增殖和环境适应都必须在同一个细胞中协调完成。研究结果更容易直接联系细胞整体生存,而不只是某条信号通路。
2)具有非常适合研究结构稳态的多纤毛体系:可以通过可控损伤,观察细胞如何感知结构缺失、启动修复并恢复正常功能。
3)具有特殊的大核—小核分工:这为研究基因组功能、染色质状态和细胞分裂背景下的信息维持提供了特色模型。
4)可以在相对短的实验时间内研究多次扰动、恢复和细胞世代变化:细胞增殖周期仅3小时,且不同交配型细胞间可进行有性生殖产生多种“性别”的子代细胞。
教育理念的传承
三十载光阴书写对科学研究的大爱情怀——原生动物学者宋微波
https://www.bilibili.com/video/BV1LN4y1R75h
https://news.ouc.edu.cn/huilange/hlg/2015/28/index.html
科研训练的第一原则?
宋微波院士:“我们告诉你方法,其余全靠你自己——不能替你做任何事,只能告诉你怎么做。”
一个新的课题或者项目是如何产生的,它的创新点是如何被发现的,为什么它是可执行的?
宋微波院士:“科研选题与推进的关键步骤:锁定真问题 - 查文献找方法 - 选合适材料 - 设计可行路线。”
在培养学生或者指导博士后的时候,应该在什么阶段开始规划他们的职业发展路径,有哪些关键的节点需要重点关注?
赵方庆研究员:“学生的成长分为三个递进的阶段:第一阶段是“能干”,即能高质量完成既定的实验和分析任务;第二阶段是“能写”,这是一个广义的能力,包括清晰地作报告、顺利地撰写论文;第三阶段是“能想”,指能够自主思考课题中遇到的困难,甚至提出老师都未曾想到的解决方案,或在完成一个课题后主动构思新的研究方向。”