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分子细胞生物学研究所Institute of Molecular Cell Biology

南京师范大学细胞生物学学科是江苏省最早开展细胞生物学研究的单位。1985获得细胞生物学硕士学位授予权,2000年获得细胞生物学博士学位授予权和发育生物学硕士学位授予权。1994年被审定为江苏省“九五”重点建设学科,2006年被审定为江苏省“十一五”重点建设学科,是江苏省分子医学生物技术重点实验室的重要组成部分。目前共有教师18人,其中教授8名(包括1名省特聘教授),副教授3名,讲师6名,助教1名。博士研究生导师6名,硕士研究生导师11人。所有教师均具有硕士以上学历,具有博士学位者占94.4%。

本学科的科学研究始于我国著名细胞遗传学家陈宜峰教授,他在动物细胞遗传学领域的所取得的一系列研究成果,为本学科的发展打下了坚实的基础。研究所成立后,在第一任所长李朝军教授带领下,秉承老一代科学家开创的细胞遗传学研究的同时,将现代细胞生物学研究引入本学科,翻开了研究所科研工作崭新的一页。近年来,通过引进和培养青年优秀专业人才,研究所已发展成为一支科研出色、富有朝气和进取精神的团队,为学科建设和发展注入了新鲜活力。相继有青年专家入选国家和省部级人才计划,包括“中组部青年拔尖人才计划”、“教育部新世纪优秀人才计划”、“江苏省特聘教授”、“江苏省双创教授”、“江苏省333工程”等,并在一批重大科研基金项目中担当重任,如科技部“青年973计划”、“霍英东青年教师基金”、“江苏省杰出青年基金”、“江苏省六大人才高峰计划”等。具有原创性、高学术水准的科研成果也不断见诸于国际顶级刊物,如Molecular Cell、Hepatology、Diabetes、Journal Pathology等。他们的引领作用和学术影响力,推动研究所迈向了新台阶,在江苏省乃至国内细胞生物学界占有一席之地。

在江苏省重点学科、优势学科和学校“211”建设项目的支持下,研究所建立了活细胞工作站、分子生物学和生物化学分析平台、小动物活体成像系统、转基因显微操作系统等,为科学研究提供了强有力的条件支撑。
研究所定位于生命科学基础研究,结合现代生物医学发展的需求,逐渐形成了三个主要研究方向:(1)生物时钟和能量代谢的整合机制及心血管/代谢性疾病的分子机理;(2)DNA损伤修复机制和细胞增殖与分裂的信号转导调控及其在肿瘤生物学中的作用;(3)骨代谢和骨骼肌发育相关信号通路及其调控。

主要科研方向介绍

1. 生物时钟和能量代谢的整合机制及心血管/代谢性疾病的分子机理

哺乳动物的生物时钟控制着许多重要的生理活动,包括心率、血压、内分泌、睡眠-觉醒周期和能量代谢活动等,使机体适应外界光线和食物的周期变化。研究表明,机体的能量代谢受到生物钟核心转录元件的调控,并具有时间敏感性;相反,代谢信号也反馈性地调节生物钟系统。生物钟的紊乱会造成诸如心血管疾病、肥胖、糖尿病等多种代谢性疾病。然而,对生物钟和能量代谢之间相互对话、相互偶联协调的分子机制却知之甚少。针对生物时钟和能量代谢的整合机制,目前开展的研究包括:(1)鉴定更多的钟控基因,并阐明其代谢功能;(2)转录因子充当时钟/代谢联结点的分子机制;(3)时钟基因的表观遗传修饰机制及生理功能。此外,能量代谢受到多种核因子的调控,这些核因子相互作用,形成庞大复杂的信号网络。目前对代谢调控网络的认识尚不完整。转录共激活因子PGC-1α参与代谢性疾病(2型糖尿病、肥胖和心血管疾病)的分子机理和以PGC-1α 为核心的代谢调控网络,也是我们关注的内容之一。

针对心血管疾病的研究内容是(1)心肌离子通道病与药物作用靶点以及心肌的钙信号调控。离子通道结构或功能异常是心律失常,如LQT综合征、Brugada综合征和房颤等发生的重要分子基础,然而其涉及的细胞分子机制仍未阐明。利用分子细胞生物学技术结合膜片钳电生理记录技术,研究HERG基因突变导致LQT2的细胞分子机制,抗炎、抗肿瘤药物以HERG通道为靶点的心脏毒性机制;心肌Cav1.3钙离子通道的调节及其在房颤发生和维持中的作用;心脏PP2A基因特异剔除导致小鼠心肌电重构和代谢重构的分子机制。(2)内皮细胞骨架调节分子对于血管通透性的调节 :内皮细胞层是血液与组织之间的半通透屏障,对调节机体体液平衡,维持内环境稳态等具有重要意义。血管内皮通透性升高参与了炎症、肿瘤等许多疾病的病理生理过程,而其分子调节机制还不清楚。目前认为,肌球蛋白轻链(MLC)磷酸化是细胞骨架重排及细胞收缩的关键环节,也是血管内皮通透性升高的重要步骤。我们利用生化、细胞生物学等方法筛选了内皮细胞中MLC磷酸化的调节分子,并利用内皮细胞特异性基因敲除小鼠模型进行系统研究。

2. DNA损伤修复机制和细胞分裂与增殖的信号转导调控及其在肿瘤生物学中的作用

DNA是生命遗传信息的载体。DNA分子的完整性(Integrity)和稳定性(Stability)对于维持正常的生命活动极为重要。然而,人体细胞内庞大的DNA分子数量以及DNA分子结构本身的脆弱性,使得其很容易在多种内源性和外源性的因素作用下而受到损伤。这些损伤如果得不到修复,将导致极为严重的疾病。例如,癌症、唐氏综合症、克氏综合症、Bloom综合症和Fanconi贫血症等。研究DNA修复途径的具体机制及其调控过程对于了解疾病的发生机理,并制定相应的诊疗和预防措施,具有极其重要的意义。在前期工作中,我们阐明了DNA损伤修复蛋白Flap endonuclease 1(FEN1)和 DNA polymerase β的功能及其调控机制;揭示了DNA损伤缺陷诱导肿瘤发生的分子过程;以FEN1基因多态性为分子对象,揭示了个体基因背景与环境因素相互作用导致肿瘤发生的分子机制。目前,围绕DNA损伤修复机制开展研究主要包括(1)基因组稳定性与肿瘤发生的分子机制;(2)肿瘤治疗性抗体药物的研发。

细胞以分裂的方式进行增殖,细胞增殖是活细胞的重要生理功能之一,是生物体生长、发育、繁殖以及遗传的基础。因而研究细胞增殖与分裂信号转导调控的机制不仅有利于我们认识机体的正常生理过程,而且对于揭示人类疾病,特别是肿瘤发生的分子机制及开发相关靶向药物有重要意义。与该研究方向有关的研究主要包括:(1)叉头螺旋转录因子FOXO1在非雄激素介导的雄性激素受体(AR)激活及其在前列腺癌细胞生长与存活中的作用;TGF-β/Smad信号通路调节前列腺癌进展的分子机制;(2)NRAGE基因在神经发育、肿瘤发生与迁移中的作用及其相关信号通路。

3. 骨代谢和骨骼肌发育相关信号通路及其调控

骨和骨骼肌在维持姿势、完成各种运动中起着举足轻重的作用。由关节连接起来的骨骼系统在肌肉“帮助”下, 灵活地进行着各种活动。生理情况下,人体骨骼处在新陈代谢的动态平衡中,此平衡的维持依赖于成骨细胞和破骨细胞之间的精确耦联。若此耦联被打破,则会导致以骨质疏松为代表的多种骨代谢疾病的发生。随着老龄化社会的到来,公众对包括骨质疏松和关节炎在内的骨代谢相关疾病的关注度日益提升。但令人遗憾的是,由于骨组织的结构特殊性和研究手段的限制,与其它系统相比,对骨代谢相关疾病的分子基础认识却相对贫乏。基于此,我们目前的研究工作主要是寻找并鉴定新的骨代谢调控分子,并从动物整体水平、细胞水平和分子水平探讨骨质疏松、类风湿性关节炎和骨性关节炎等骨与关节疾病的发病机制。骨骼肌是运动系统的动力部分,在神经系统的支配下,以关节为枢纽,通过肌肉收缩牵动骨骼而产生运动和维持姿势。健康状况下成体骨骼肌利用自身干细胞(肌卫星细胞,SCs)进行自我更新,维持稳态。疾病过程中,骨骼肌发生损伤、降解及萎缩,肌肉的稳态被打破;同时,SCs被激活,部分SCs增殖分化,进行肌肉再生及修复,另一部分回复静息状态继续保持干细胞性质。SCs的增殖分化过程受到机体十分复杂的调控,从而调控肌肉的再生。我们的研究兴趣在于,非编码RNA如何调节肌肉的再生从而维持肌肉的稳态?它们是否可能作为疾病治疗靶点?我们前期研究发现, 靶向肌球蛋白重链的miR23a对于肌分化具有明显抑制作用,我们将继续发现肌肉再生调节的非编码RNA,揭示其调节肌肉稳态的作用及机理。

所长:张朝 教授

副所长:刘梅 副教授