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2016-11-29 10:53:38 科学百科 阅读 2 次

人物经历/曹晓风 编辑

曹晓风
曹晓风1984-1988,北京大学生物系学士;
1988-1991,中国农业大学生物学院硕士;
1993-1997,北京大学生命科学学院博士;
1991-1993,北京大学生命科学学院助教;
1993-1997,北京大学生命科学学院讲师;
1995-1996,英国John Innes Centre访问学者;
1997-1998,美国华盛顿州立大学生化研究所博士后;
1999-2003,美国加州大学洛杉矶分校助理研究员;
2003-今,中科院遗传与发育生物学研究所研究员;
2015年12月7日,当选中国科学院院士;
2016年6月12日,当选第五届农业转基因生物安全委员会委员;
2016年11月15日,当选为发展中国家科学院院士。

人物荣誉/曹晓风 编辑

​2002年入选中科院“百人计划”
2003年获国家杰出青年基金
2006年“百人计划”终期评估中获得优秀
2008年获得美国杜邦青年科学家奖

研究领域/曹晓风 编辑

曹晓风
曹晓风表观遗传学(Epigenetics) 指的是研究基因功能的变化,这种变化在有丝分裂和/或减数分裂中是可以遗传的,与一般遗传学不同的是,所研究的基因不存在DNA序列上的改变。从广义上讲,表观遗传学控制基因功能主要包括以下三个方面:基因本身的DNA甲基化;基因所在的核小体上的组蛋白的共价修饰、染色质核小体的重塑和核小体变种以及发现的小分子RNA介导的转录和转录后水平的基因沉默。随着表观遗传调控机理研究的深入和相关研究技术的突破,在基因组水平上研究各种植物、不同发育阶段和各种生长条件的表观遗传图谱的表观遗传组学正在蓬勃兴起,为揭示高等植物生长发育的分子机理提供了新手段和新思路。
她所在的实验室运用拟南芥和水稻为材料,研究组蛋白修饰以及小的非编码RNA如何影响基因表达以及植物发育,主要研究方向为组蛋白甲基化对拟南芥开花时间的调控和水稻小RNA合成调控及其对植物发育的机理研究。
1、拟南芥中的组蛋白甲基化与开花时间调控的分子机理研究
在真核生物的细胞核中,许多细胞生理活动都以染色体为模板来进行。作为染色体的组分之一,组蛋白延伸出来的N末端可以发生多种翻译后修饰,这些修饰的不同组合构成了在DNA序列之外的另一个层面上的遗传信息并发挥着重要功能。在动物中,人们鉴定了一些催化组蛋白甲基化与去甲基化过程的酶,编码这些酶的基因分属于几个重要的基因家族。组蛋白甲基化是组蛋白修饰当中最为重要也是最为复杂的一种修饰。对组蛋白H3、H4上赖氨酸残基甲基化的进一步研究证明,组蛋白甲基化在维持染色体功能以及各种细胞生理活动的调控过程中发挥着重要作用,其中包括对染色体结构和基因表达的调节、异染色质的形成、基因印记、基因组稳定性和其他重要的细胞生理活动。另外,精氨酸的甲基化和去甲基化的重要作用也逐渐被证明,研究表明,精氨酸甲基化参与了转录调控、RNA加工、核运输、DNA损伤的响应以及信号转导等过程。研究中发现了一大类赖氨酸和精氨酸去甲基化酶,这些酶都含有一个保守的JmjC结构域。甲基化的动态平衡是通过对甲基化和去甲基化这两个过程的控制来实现的。在拟南芥的基因组中存在着许多含有SET结构域的蛋白、蛋白质精氨酸甲基转移酶以及含有JmjC结构域的蛋白。我们通过生物化学和反向遗传学的手段鉴定出了一些新的组蛋白甲基转移酶和去甲基化酶,并试图借此来理解组蛋白甲基化在植物发育过程中所发挥的重要作用。
开花时间对于植物是非常重要的,植物通过响应外源环境和内源的信号,在合适的时间开花,才能尽可能成功地繁殖后代。研究已经证实,植物开花时间受光周期通路、赤霉素(GA)通路、春化通路和自主通路的调控。已有研究表明,包括乙酰化、赖氨酸甲基化和泛素化在内的组蛋白修饰在植物开花时间的调控中发挥着重要作用。在拟南芥中,蛋白质精氨酸甲基化作为一种翻译后修饰,也参与了植物开花时间的调控。我们之前的工作已经证实在拟南芥中,AtPRMT5(protein arginine methyltransferase)、AtPRMT10、AtPRMT4a/4b以及AtHAC1(histone acetyltransferase)通过抑制FLC的表达促进开花。她所在的实验室研究的主要方向之一是研究组蛋白修饰的重要因子在调控拟南芥开花时间中的分子机理。
2、高等植物中small RNA的合成途径调控机理研究
RNA沉默在植物发育过程中的作用是基因组学研究关注的焦点。miRNA和siRNA是两类具有调节功能的RNA小分子,在发育调控、基因组稳定性和病毒防御方面发挥重要作用。miRNA和siRNA很相似,但其起源、形成过程不同。DICER或者DICER-LIKE (DCL)在miRNA和siRNA生物合成途径中发挥关键作用,小分子RNA成熟后会整合到不同的RISC复合体(RNA-Induced Silencing Complexes)中发挥作用。
水稻(Oryza sativa L.)作为世界上最重要的农作物之一,是进行单子叶植物基因组学和分子生物学研究的模式物种。水稻中存在多个DCL蛋白,其功能在单双子叶植物分化之前就已经分化。本研究组以水稻为模式生物,重点研究水稻小分子RNA的合成途径,期望阐释small RNA在水稻发育过程中的调控网络。
她所在的研究组从水稻中鉴定了一批新的miRNA,如OsmiR528, OsmiR529和OsmiR530等;获得了OsDCL1IR和OsDCL4IR两个功能缺失突变体,证明OsDCL1和OsDCL4在水稻发育过程中发挥重要作用。进一步研究发现,OsDCL1对miRNA的累积起主要作用;OsDCL4主要负责对21nt siRNA进行加工。研究组的长期研究目标之一是以水稻为模式生物,深入研究small RNA合成途径的分子机理和小分子RNA在水稻发育过程中的重要作用。

发表论文/曹晓风 编辑

Pedro Crevillén, Hongchun Yang, Xia Cui, Michael Greeff, Martin Trick, Qi Qiu,Xiaofeng Cao, and Caroline Dean. Epigenetic reprogramming preventing transgenerational inheritance of the vernalized state.Nature, doi:10.1038/nature13722 (2014)
Hai Zhou, Ming Zhou, Yuanzhu Yang, Jing Li, Liya Zhu, Dagang Jiang, Jingfang Dong, Qinjian Liu, Lianfeng Gu, Lingyan Zhou, Mingji Feng, Peng Qin, Xiaochun Hu, Chengli Song, Jinfeng Shi, Xianwei Song, Erdong Ni, Xiaojin Wu, Qiyun Deng, Zhenlan Liu, Mingsheng Chen, Yao-Guang Liu,Xiaofeng Cao*, and Chuxiong Zhuang*. RNase ZprocessesUbL40mRNAs and controls thermo-sensitive genic male sterility in rice.Nature Communications, DOI:10.1038/ncomms5884 (2014)
Lulu Wang, Xianwei Song, Liangfeng Gu, Xin Li, Shouyun Cao, Chengcai Chu, Xia Cui, Xuemei Chen andXiaofeng Cao*.NOT2proteins promote polymerase II-dependent transcription and interact with multiple miRNA biogenesis factors in Arabidopsis.ThePlant Cell, 25:2, 715-727 (2013).
Shengben Li, Lin Liu, Xiaohong Zhuang, Yu Yu, Xigang Liu, Xia Cui, Lijuan Ji, Zhiqiang Pan,Xiaofeng Cao, Beixin Mo, Fuchun Zhang, Natasha Raikhel, Liwen Jiang, and Xuemei Chen.MicroRNAs inhibit the translation of target mRNAs on the endoplasmic reticulum inArabidopsis.Cell, 153, 562–574 (2013).
Kai Shu, Huawei Zhang, Shengfu Wang, Yaorong Wu, Sanyuan Tang, Chunyan Liu,Xiaofeng Caoand Qi Xie.ABI4 regulates primary seed dormancy by regulating the biogenesis of abscisic acid and gibberellins inArabidopsis.PLoS Genetics, 9(6), e1003577 (2013).
Jixian Zhai, Yuanyuan Zhao, Stacey A. Simon, Sheng Huang, Katherine Petsch, Siwaret Arikit, Manoj Pillay, Lijuan Ji, Meng Xie,Xiaofeng Cao, Bin Yu, Marja Timmermans, Bing Yang, Xuemei Chen and Blake C. Meyers.Plant MicroRNAs Display Differential 3’ Truncation and Tailing Modifications That Are ARGONAUTE1 Dependent and Conserved Across Species.ThePlant Cell, 25: 2417-2428 (2013).
Xianwei Song, Dekai Wang, Lijia Ma, Zhiyu Chen, Pingchuan Li, Xia Cui, Chunyan Liu, Shouyun Cao, Chengcai Chu, Yuezhi Tao andXiaofeng Cao*.Rice RNA-dependent RNA polymerase 6 acts in small RNA biogenesis and spikelet development.The Plant Journal, 71:378-389 (2012).
The EPIC Planning Committee: Fred Berger,Xiaofeng Cao, Vicki Chandler, Liz Dennis, Rob Martienssen, Blake Meyers, Craig Pikaard, Jim Peacock, Eric Richards, Doris Wagner, Detlef Weigel, Vincent Colot, Roger Deal, Caroline Dean, Joe Ecker, Mary Gehring, Zhizhong Gong, Brian Gregory, Gutierrez Rodrigo, Jose Gutierrez-Marcos, Mitsuyasu Hasebe, Il-Doo Hwang, Steven E. Jacobsen, Tetsuji Kakutani, Jiayang Li, Scott Michaels, Yoo-Sun Noh, Nick Provart, Matt Vaughn.Reading the Second Code: Mapping epigenomes to understand plant growth, development, and adaptation to the environment.The Plant Cell, 24: 2257-2261 (2012).

院士候选/曹晓风 编辑

2015年7月31日,入选中国科学院院士增选初步候选人名单。
2015年12月7日,当选中国科学院院士。

2016年11月15日,当选为发展中国家科学院院士。