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发表于 11-27-2017 09:58 AM | 显示全部楼层 |阅读模式

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国际著名学术期刊《细胞》Cell杂志发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲研究组关于长非编码RNA的最新研究成果:“SLERT regulates DDX21-rings associated with Pol I transcription”,该成果揭示了长非编码RNA SLERT 在细胞核仁功能和RNA聚合酶I (Pol I) 转录过程中的重要作用机制。

人体细胞中含有约400个拷贝的核糖体DNA (rDNA) 序列,分布于五条染色体上,这些含有rDNA序列的区域被称为核仁组织区 (nucleolar organizing region, NOR)。核仁围绕NOR形成,是RNA聚合酶I转录核糖体RNA (rRNA) 以及rRNA加工的重要场所。rRNA转录失调与疾病发生密切关联。rRNA转录不足意味着核糖体生成障碍,这将导致骨髓衰竭性贫血;而rRNA转录过多则易引发多种癌症。由于rDNA序列具有高度重复性,因而这些序列上非常相似的rDNA的差异表达如何实现和相关Pol I转录调控机制等仍然未知。

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这一研究首次在人类细胞中发现了可以调控Pol I转录的长非编码RNA,并阐释了此RNA与众不同的功能,拓展了长非编码RNA的作用机制。该研究通过多种实验手段,阐析了rDNA,DDX21环、RNA聚合酶I、SLERT以及pre-rRNA相互的分子机制,揭示了DDX21环的大小对于Pol I转录的调控机制 (如图所示) 以及SLERT对DDX21环的控制作用,提出了一种通过SLERT-DDX21环对Pol I转录调控并进而控制rDNA的差异表达的机制。该工作以崭新的视角揭示了Pol I转录的新机制,也为进一步研究核仁结构及功能提供了新方向。

该工作在陈玲玲研究员的指导下,主要由生化与细胞所博士研究生邢宇航、姚润文和张杨共同完成。该研究还得到中科院-马普计算生物学所杨力研究员的大力帮助,以及植物生理生态所细胞分析技术平台、生化与细胞所细胞分析技术平台和动物实验技术平台的大力支持。经费支持来自科技部、基金委和中科院。

iNature:我代表iNature编辑组,祝贺你们能在Cell上发表文章。

邢宇航:谢谢,能在Cell上发文章,离不开陈老师悉心的指导,这也是其他成员共同努力的结果。另外,我非常感谢上海生科院,在这里面,无论是软件还是硬件方面,都非常的齐全。

iNature:你们这课题做了多久?

邢宇航:这个课题是从我一年级就开始做了,花了5年时间。刚开始,我是边学边做,也没有什么方向。由于我们实验室学生比较少,一个学生都是做俩个课题以上。前面也稍微做了一些数据,真正的突破是三年级,尤其是CRISPR技术的出现。后面做的比较顺,就很快把这个课题给完成了。

iNature:Cell为什么会接收你们的文章?

邢宇航:1.发现了新型的lncRNA,研究了相应的生成机制和功能;2.发现了已知蛋白的未知新功能,这蛋白会影响PolI;3.lncRNA可以改变蛋白构象,拓展了lncRNA的作用机制;4.利用超高分辨率显微镜技术发现DDX21在核仁中呈环状分布,揭示出核仁亚结构更加详细特殊的排列模式;5. 同时通过相关功能的研究,我们也发现SLERT有望成为潜在的癌症治疗靶标。

iNature:你们投稿花了多久?

邢宇航:从2016年10月份投稿,2017年4月份接收,总共6个月;我们补了不少的数据,差不多俩个月。另外,我们做了很多,我老板说,就像考试一样,你如果想得100分,就要准备150分的内容,如果准备100分,那就很有可能得60分,所以当初我们做了非常的多,能把审稿人想到的问题,我们都把相关的实验都做了。

iNature:对于这文章,你们都遇到什么问题呢?

邢宇航:怎么拿到稳定状态的KO的lncRNA突变体。

iNature:你们是怎么解决这些问题的呢?

国际著名学术期刊《细胞》Cell杂志发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲研究组关于长非编码RNA的最新研究成果:“SLERT regulates DDX21-rings associated with Pol I transcription”,该成果揭示了长非编码RNA SLERT 在细胞核仁功能和RNA聚合酶I (Pol I) 转录过程中的重要作用机制。

人体细胞中含有约400个拷贝的核糖体DNA (rDNA) 序列,分布于五条染色体上,这些含有rDNA序列的区域被称为核仁组织区 (nucleolar organizing region, NOR)。核仁围绕NOR形成,是RNA聚合酶I转录核糖体RNA (rRNA) 以及rRNA加工的重要场所。rRNA转录失调与疾病发生密切关联。rRNA转录不足意味着核糖体生成障碍,这将导致骨髓衰竭性贫血;而rRNA转录过多则易引发多种癌症。由于rDNA序列具有高度重复性,因而这些序列上非常相似的rDNA的差异表达如何实现和相关Pol I转录调控机制等仍然未知。

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这一研究首次在人类细胞中发现了可以调控Pol I转录的长非编码RNA,并阐释了此RNA与众不同的功能,拓展了长非编码RNA的作用机制。该研究通过多种实验手段,阐析了rDNA,DDX21环、RNA聚合酶I、SLERT以及pre-rRNA相互的分子机制,揭示了DDX21环的大小对于Pol I转录的调控机制 (如图所示) 以及SLERT对DDX21环的控制作用,提出了一种通过SLERT-DDX21环对Pol I转录调控并进而控制rDNA的差异表达的机制。该工作以崭新的视角揭示了Pol I转录的新机制,也为进一步研究核仁结构及功能提供了新方向。

该工作在陈玲玲研究员的指导下,主要由生化与细胞所博士研究生邢宇航、姚润文和张杨共同完成。该研究还得到中科院-马普计算生物学所杨力研究员的大力帮助,以及植物生理生态所细胞分析技术平台、生化与细胞所细胞分析技术平台和动物实验技术平台的大力支持。经费支持来自科技部、基金委和中科院。

邢宇航:由于这个lncRNA是来源于内含子,在核仁里面,整个删除之后我们担心会影响其host基因,在核仁里面shRNA也无法进行target。另外我们曾想使用TALEN技术,但担心实验时间长且敲除效率低下。前面很纠结,我们也用过ASO技术,不稳定,很难说明问题,效率不一样,这一直困扰着我们。最后要感谢CRISPR技术,我们使用这种技术,我们破坏6个碱基(boxH motif),后面lncRNA的表达量只有原来的10%,达到了我们想要的东西。另外,对于lncRNA领域,我们也不知道lncRNA会有什么表型,到后面只能走一步算一步,看它具体会影响什么过程,知道了过程,我们就会去就去做相关方面的东西。

iNature:对于这课题,还有什么人帮你吗?

邢宇航:中科院-马普计算生物学所杨力研究员的大力帮助,以及植物生理生态所细胞分析技术平台、生化与细胞所细胞分析技术平台和动物实验技术平台的大力支持。

iNature:您是如何写文章的?

邢宇航:Results比较好写,一般把你的figure表达清楚就可以了。 Background和Discuss比较难写,基本上要求你对这个领域要非常了解。自己写之前,肯定已经看了大量的文献,就跟一个领域的专家一样,我会用Endnotes把这些文献整理出来。Background相当于小综述,我们是分了几段,大概是该领域的研究进展,提出问题,我们的发现。Results按部就班写,一般情况下先整理figure,把figure排好,整理的过程其实就是整理思维的一个过程吧,然后再进行讨论。Discussion基本上包括你的领域还有哪些可以做,你的工作的意义,有哪些不足。这些问题,平时的话我也会自己想,也会和老师一起讨论,天马行空地聊一聊,互相激发灵感,就会探索很多方向,最后写的时候就顺畅很多。当时写文章的时候比较紧急,实验做的差不多了,这是初稿,之后大体框架就定了,后来反复修改。长痛不如短痛,感觉还没写就写完了,要不然总是拖着,心里惦记着。

iNature:您文章中的model是怎么画的?

邢宇航:一开始是我画的,用的AI,但是不太符合老师的要求。后来就让师弟改,他用surface,里面有一个软件,可以拿笔直接画,并且他有一定的美术基础。最后和老师商量着反复修改,定了下来。所以,合作很重要。

-----对学生诚恳的建议-----

iNature:对于低年级学生,如何锻炼自己的逻辑思维能力?

邢宇航:当你对于一个问题没有解决方案,思路打不开的时候,最直接的方法就是看相关文献。比如,RNA含量下降,原因有可能是转录水平下降或turn over。这两方面就有很多实验可以相继展开。如果实验出了问题,一般问题就是调整实验条件进行重复。比如我们当时克隆,插入了一个不知名的片段,我们做了两次,都是这种现象,然后我就进行Blast,发现这个片段是大肠杆菌的一段。我就怀疑可能是感受态的内切酶或重组酶没有处理好,我们就购买了新的感受态,结果就克隆出来了。因此,当出现问题的时候,不要回避,尽量深一步的分析,找出原因。还有一次比较奇怪的克隆就是,我们扩增一个500bp的片段,年前的时候,可以扩出来,年后就变成300bp,做了好几遍都是300bp。测序后发现突变了,我们怀疑出现了污染,然后就一一排查,比如dNTP、MIX、酶等,全部换成新的,在超净工作台做,最后发现是水出了问题。因此,当你做实验时间长了,如果试剂除了问题,你一般不会怀疑,因为你以前做的时候没问题。所以一般出了问题,就一一排查。

iNature:选择实验室方面,如果喜欢的研究方向和实验室的氛围发生了冲突,该如何选择?

邢宇航:如果是我,我会优先选择实验氛围好的。我觉得开心还是很重要的,其实课题的话,每个领域都有很多未解决的问题,就算很成熟的领域,也是一样,只不过是难易程度有差异。博士期间,不论你发几分的文章,或者有没有文章,如果整个课题你都参与了,很多东西都是你自己设计思考的,这就够了,这就是一个训练的过程,也是形成自己的独立思维的过程。我感觉自己比较庆幸,陈老师招生的话,因为新生基础都是差不多的,她主要考虑的是能不能和大家合得来,她会争取大家的意见,如果大家的评价是积极的,没有说这个同学性格很怪的话,她就会要这个学生。

iNature:你对低年级学生有什么建议?

邢宇航:首先要明确目标,意思就是你想做科研还是去企业工作,要尽早决定,如果你又想做科研,又想去公司,这种纠结就不太好。你纠结一年还可以理解,如果二年级三年级还在纠结,那就不太好,一直进入不了状态,什么都没有做好。另一个是心态,不能太自卑,也不能太自信,用我喜欢的诗词来说就是,太自信时-念高危,则思谦冲而自牧;惧满溢,则思江海下百川。太自卑时-天生我才必有用,千金散尽还复来。尤其是看问题不要消极,随着时间的推移,经历的实验失败次数增多,老师的催促,家庭的压力等等,要找到自己的方式排解。如果心情一直抑郁,有可能被科研伤了,再也不想做科研。其他方面就是,不断培养自己的科研四要素,勤奋,细心,耐心,聪明,最重要的是健康的心态。

iNature:一作讲坛中,博后代替陈老师评价您的时候,有提到,您在博二时,其他师兄师姐都有自己的文章,您还没有一篇自己的文章,陈老师建议您结束当前的课题,发一篇低一点的文章。您当时没有采纳陈老师的建议,是为什么呢?

邢宇航:因为当时课题比较多,我在这个课题上花费的时间很多,但是没有什么进展。当时CRISPR还在建立体系,我就想,体系成熟后,看有没有表型,如果没有,我就换课题,如果有,我就继续做。后来发现敲出后,有表型,就做了。其实我自己不想放弃,这是我的第一个课题,如果这次放弃了,以后就会有借口随意放弃。每个课题或多或少都会遇到瓶颈,每隔一段时间就会有障碍,你坚持下来,找到解决方法,回头发现,也是一种美好的体验。当时,看起来好像是我是不是走错方向了,但是用不同方法去验证,发现大方向是没有错的。一般情况下,大的假设都不会错,因为我们老师把握方向还是比较准的,偶尔会有实验数据与假设不符的情况,一般我们会根据数据说话,修正我们的假设,但是也可以理解,一般改进一下是没问题的。

iNature:在上海生科院的第一作者讲坛,您有提到博后期间想尝试其他领域,您有中意的一些地方吗?

邢宇航:因为lncRNA领域研究的比较多,这一领域2007年刚刚起步,我们实验室算是起步比较早的,成长也算不错。这么多年,通过CNS(cell, nature, science等杂志),大致的研究技术都有运用或者了解。因此,我想尝试动物、免疫、神经等方面的领域,具体哪个,我还没想好。争取给自己更多的选择,早日独立,形成自己的体系,做到涉猎广泛,以便有利于开展日后的研究。

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发表于 11-27-2017 09:58 AM | 显示全部楼层
楼主屌丝帖子好赞~~~
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发表于 11-30-2017 09:36 AM | 显示全部楼层
感谢屌丝
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