嘉宾简介

李国红，武汉大学生命科学学院教授。武汉大学病毒学学士，北京大学医学部生物物理学硕士，德国海德堡大学生物学博士，曾在美国霍华德休斯医学研究院（HHMI）从事博士后研究。2010-2022年在中国科学院生物物理研究所工作，2022年底起任武汉大学生命科学学院院长。

李国红博士主要致力于染色质高级结构及其表观遗传调控机理的研究，研究成果入选科技部2020年度中国科学十大进展和国家“十三五”科技创新成就展，在Science、Nature、Nature Cell Biology、Mol Cell、Genes & Dev和Dev Cell等国际知名期刊上发表研究论文90多篇。先后入选和获得HHMI国际研究学者、新基石研究员、“谈家桢生命科学创新奖”、中国科学院杰出科技成就集体奖。

摘要

高等真核生物中，基因组DNA缠绕组蛋白八聚体形成核小体，核小体串珠结构在连接组蛋白H1作用下会折叠形成直径30-nm的染色质纤维结构。染色质纤维会进一步折叠形成各种复杂的染色质高级结构. 现在研究表明，染色质折叠及其表观遗传调控决定了遗传信息的时空特异性读取，参与许多生物学过程的精准调控，在个体发育过程中细胞命运的决定和维持中发挥重要作用。另外，一些重要的染色质结构蛋白或表观因子突变常常会导致人类疾病的发生，但是染色质结构失调导致人类疾病发生的分子机制还不是很清楚。我们重点研究染色质纤维折叠的基本规律和结构基础，解析了高分辨率H1-和MeCP2-染色质纤维的冷冻电镜结构，发现这两类染色质纤维具有非常不同的结构特征和折叠规律，提示细胞核内染色质纤维结构具有多样性和异质性。有趣的是，临床研究发现连接组蛋白H1E的移码突变和MeCP2错义突变分别会导致儿童孤独症（HIST1H1E综合征和Rett综合征）的发生。我们研究发现H1E移码突变小鼠具有孤独症表型，同时H1E移码突变会影响人类胚胎干细胞的神经分化，导致类脑器官发育异常。H1E移码突变可以通过和MeCP2相互作用，影响海马神经元中异染色质结构；而MeCP2突变会影响与连接组蛋白H1竞争结合核小体的能力，改变海马神经元中异染色质结构。我们结果提示，这两类儿童孤独症也许具有类似的表观遗传致病机制，为未来研发干预措施和治疗方案提供新思路。

代表性论文

1. Song F, Chen P, Sun D, Wang M, Dong L, Liang D, Xu RM, Zhu P, Li G. Cryo-EM study of the chromatin fiber reveals a double helix twisted by tetranucleosomal units. Science. 2014 Apr 25; 344(6182): 376-80. 

2. Zhao J, Wang M, Chang L, Yu J, Song A, Liu C, Huang W, Zhang T, Wu X, Shen X, Zhu B, Li G. RYBP/YAF2-PRC1 complexes and histone H1-dependent chromatin compaction mediate propagation of H2AK119ub1 during cell division. Nat Cell Biol. 2020 Apr; 22(4): 439-452. 

3. Zhao J, Lan J, Wang M, Liu C, Fang Z, Song A, Zhang T, Wang L, Zhu B, Chen P, Yu J, Li G. H2AK119ub1 differentially fine-tunes gene expression by modulating canonical PRC1- and H1-dependent chromatin compaction. Mol Cell. 2024 Apr 4; 84(7): 1191-1205.e7.