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出生于湖北十堰房县的科学院院士、武大和上海交大的科学家邓子新

2024-01-27科学

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邓子新,1957年3月出生于湖北省十堰市房县,1982年从华中农业大学微生物学专业本科毕业并获得学士学位。

1988年,邓子新从英国东英吉利大学微生物学专业博士毕业并获得博士学位后,回国在华中农业大学工作,先后担任讲师、副教授、教授。

2000年,邓子新任上海交通大学教授;2005年当选为中国科学院院士;2010年任武汉大学教授。

邓子新院士是我国著名的微生物学家,长期从事微生物代谢的分子生物学研究,尤其值得一提的是邓子新院士率领的研究团队,在DNA骨架上发现了硫修饰,由此开创了表观遗传学一个崭新的分支领域,即硫化学基因组学。

今天我就来和大家一起分享邓子新院士开创的硫化学基因组学,要想说清楚这个问题,我们需要了解什么是硫修饰?什么是DNA骨架上的硫修饰?邓子新院士团队发现DNA骨架上的硫修饰有什么生物学意义?

首先我们来回顾一下邓子新院士团队在DNA骨架上发现硫修饰的过程;早在1987年,邓子新在众多细菌的DNA上首次发现一种新的修饰方式存在,直到2005年第一篇有关硫修饰论文被发表。

当邓子新的研究在【分子微生物学】期刊上发表以后,立刻引起了科学界的广泛关注;随后,邓子新和美国麻省理工学院生物化学家彼特·帝丹,在【自然-化学生物学】在线版上进一步报告了这种硫修饰发生在DNA的骨架上,并且公布了具有「R-构象的磷硫酰」的精细结构,这是迄今为止,科学家们在DNA骨架上发现的第一种生理性修饰。

邓子新院士团队的这个发现,被科学界评价为「打开了一扇全新窗口」,被认为是继DNA甲基化修饰后的又一重大发现。

同时,邓子新院士团队的这一发现,激起了科学家们对DNA大分子上众多新谜团的探索激情,并入选了【环球科学】2007全球十大科学新闻。

什么是硫修饰?

所谓的硫修饰,是指在DNA分子中通过添加一个硫原子,从而改变其化学结构和性质的过程;硫修饰的类型主要有2种,即硫代硫酸酯修饰(S-S bond)和亚硫酸酯修饰(S-O bond)。

硫修饰之所以重要,是因为它在生物体内具有重要的生物学功能,它不仅可以影响DNA的稳定性,而且会影响DNA的结构和功能。

例如在DNA中引入硫原子(硫修饰),可以改变DNA分子的电荷分布,从而影响DNA的双螺旋结构和稳定性。

又如硫修饰还可以改变DNA分子上碱基之间氢键的形成,从而影响DNA的结构和形态。

再如硫修饰还可以影响DNA与其他蛋白质或小分子之间的相互作用,从而调控基因的表达和功能等等。

实际上,硫修饰最早是在细菌中被发现的,只不过在随后的真核生物中,也得到了广泛的研究。

细菌中的DNA硫修饰主要是通过DNA甲基化酶来实现的,这些酶能够将硫原子与DNA碱基之间进行键合。

而在真核生物中,DNA硫修饰主要是通过一些特殊的酶来实现的,例如DNA硫转移酶和DNA硫脱氧核苷酸酶等。

邓子新院士团队对DNA硫修饰进行了深入的研究,并发现了一些与疾病相关的硫修饰位点。

例如,在某些肿瘤细胞中,邓子新院士团队发现了一种被称为5-甲基胞嘧硫修饰(5-methylthymine)的修饰方式,这种修饰方式与肿瘤细胞的增殖和转移能力密切相关。

此外,邓子新院士团队研究发现,DNA硫修饰还可能与某些神经系统疾病,如阿尔茨海默病和帕金森病的发生和发展有关。

总之,DNA硫修饰是一种重要的DNA修饰方式,它在细胞生物学和疾病发生发展等方面,起着着重要作用。

什么是在DNA骨架上的硫修饰?

所谓的在DNA骨架上的硫修饰,是指一种特殊的化学修饰方式,其中硫原子被添加到DNA磷酸骨架上,而不是在碱基上,因此它改变的DNA骨架结构,而不是DNA信息编码。

在DNA骨架上的硫修饰,是通过一种名为硫转移酶的酶促反应来实现的,这种酶能够将硫原子从供体分子转移到DNA骨架上,而不是通常甲基化的氧原子。

由于在DNA骨架上发生的硫修饰,可以改变DNA的柔韧性、构象和稳定性,所以,它可以影响DNA的复制、转录和重组等重要的生物学过程。

在某些生物体中,如细菌,在DNA骨架上发生的硫修饰,则是一种防御机制,可以抵抗外来DNA的入侵。

总的来说,在DNA骨架上的硫修饰属于一种特殊的化学修饰方式,这种新的修饰方式,在某些生物体中具有重要的生物学意义,在合成生物学领域,也具有潜在的应用价值。

在DNA骨架上的硫修饰,在合成生物学中具有重要的应用价值

所谓的合成生物学,是指一门利用生物工程技术,来设计和构建新生物系统的学科,而在DNA骨架上发生的硫修饰,恰恰可以作为一种调控生物行为系统的工具。

在DNA骨架上的硫修饰,在合成生物学中的应用,主要包括以下几个方面:

一是改善DNA稳定性:因为硫修饰可以增加DNA骨架的稳定性,使DNA骨架在高温、酸碱等极端环境下仍能保持稳定;这对于在某些极端环境或生物体内的DNA功能维持,具有重要生物学意义。

二是调控基因表达:因为通过硫修饰可以调控DNA的构象,从而进一步影响基因的表达;例如硫修饰可以改变DNA的超螺旋程度,可以调控某些基因的表达水平。

三是发展新型基因疗法:因为利用硫修饰,可以开发出一些新型的基因药物,这些基因药物能够在体内更稳定地传递基因,提高基因疗法的治疗效果。

四是合成生物学工具:硫修饰还可以成为开发新型的合成生物学工具,如人工染色体、基因编辑工具等,以提高合成生物系统的稳定性和功能。

五是生物传感器和生物标记:硫修饰还可以用于开发新型的生物传感器和生物标记,用于检测生物体内的特定分子或生理状态,为疾病诊断和治疗提供新的工具。

由此可见,在DNA骨架上发生的硫修饰,为提高生物系统的功能和稳定性提供了新的途径,在合成生物学领域具有广泛的应用前景和重要价值。

发现在DNA骨架上的硫修饰,具有哪些生物学上的意义?

首先,在DNA骨架上发生的硫修饰,可以改变DNA的化学结构和性质,从而影响DNA的高级结构和功能,例如DNA的柔韧性、构象和稳定性以及影响DNA的复制、转录和重组等重要的生物学过程。

其次,在DNA骨架上发生的硫修饰,将成为一种调控基因的表达机制;具体来说,它是通过改变DNA的骨架结构,来调控基因的表达水平,最终影响生物体的生长发育和代谢过程。

最后,在DNA骨架上发生的硫修饰,还可能参与了某些疾病的发生和发展,如前所述的阿尔茨海默病和帕金森病例等这些与DNA损伤和修复相关的疾病。

综上所述,发现在DNA骨架上的硫修饰,不仅有助于科学家们深入了解DNA的化学结构和功能,而且可以为科学家们解析生命过程中的基因调控,提供新的视角和工具;同时,在DNA骨架上发生的硫修饰,在合成生物学等领域,也具有广泛的应用前景和价值。

邓子新院士开创的硫化学基因组学

正因为邓子新院士发现了在DNA骨架上的硫修饰,从而开创了表观遗传学一个崭新的分支领域,它的名称叫作硫化学基因组学。

硫化学基因组学是一门新兴的交叉学科,旨在研究在DNA骨架上发生硫修饰的化学性质和生物学功能。硫化学基因组学的主要研究内容,是通过化学手段将硫元素引入到基因组中,利用硫的特性来研究基因组的功能和结构,具体内容包括以下几个方面:

一是硫标记技术:利用化学反应将硫标记物引入到DNA或蛋白质中,通过对标记物的检测和分析,来了解基因组的结构、功能和表达情况;例如可以通过硫标记技术,来检测DNA的甲基化状态、蛋白质的磷酸化状态等。

二是硫修饰的合成与修饰:通过化学合成的方法,将硫元素引入到DNA或蛋白质中,改变其理化性质,进而调控基因组的功能;例如通过硫修饰改变DNA的构象,调控基因的表达等。

三是硫化学探针的开发:利用硫的特性开发新型的化学探针,用于检测生物体内的特定分子或生理状态;例如开发基于硫的荧光探针、生物传感器等。

四是硫化合物对基因组的调控作用:研究某些含硫化合物对基因组的调控作用,探索其在疾病预防和治疗中的作用;例如研究硫化合物对DNA损伤修复、细胞凋亡等过程的调控作用。

五是与其他技术的结合:将硫化学基因组学与其他技术相结合;例如基因组学与蛋白质组学、代谢组学等技术相结合,以更全面地了解生物系统的功能和调控机制。

综上所述,邓子新院士开创的硫化学基因组学,研究内容丰富涉及面广,其目的是通过化学手段深入研究硫化学基因组的功能和结构,为疾病预防和治疗提供新的思路和方法。

总结:出生于湖北省十堰市房县的科学院院士邓子新,是武汉大学和上海交通大学的教授、我国著名的微生物学家。

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