光寿红——中国科学技术大学生命科学院教授

专家信息：

光寿红，中国科学技术大学生命科学院教授、博士生导师，中组部"青年**计划"首批入选者，中国科学院"**计划"入选者。长期从事遗传学和分子生物学相关研究，于2011年建立中国科学技术大学分子遗传学实验室。

教育及工作经历：

1996年，在中国科学技术大学生物系获得学士学位。

1996-1999年，师从中国科大施蕴渝院士进行多肽的溶液构象研究，并获得硕士学位。

1999-2004年，在美国威斯康星大学癌症研究所师从Janet Mertz教授，研究真核生物中病毒起源的无内含子RNA的表达和调控机制，并获得博士学位。

2005-2010年，作为博士后在威斯康星大学遗传系Scott Kennedy助理教授实验室，从事模式生物中小干扰RNA的功能和调控机理的研究。进一步研究小干扰RNA的功能和调控机制。 

主讲课程：

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培养研究生情况：

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招聘情况：

一、博士后，助理研究员

1.近年获博士学位（助理研究员可为硕士学位），有志从事科学研究；

2.拥有良好的分子生物学、细胞生物学、发育生物学或医学等相关专业背景；

3.在SCI刊物上至少发表过一篇第一作者论文；

4.富有独立工作能力、责任心和协作精神；

5.思想开放, 乐于学习和接受新事物，懂得为前途而打拼。

二、特任副教授，特任副研究员

1.博士学位并有不少于两年的相关生物博士后研究经验；

2.拥有以下1-2项深入的研究经验并有一定建树：分子生物学、细胞生物学、遗传学。

3.在SCI刊物上发表过多篇篇较高水平第一作者论文、有独立撰写学术论文和申请经费能力；

4.具有独立领导研究生开展子课题研究的能力。

5.提供2位或以上同行专家详细联系方式。

受聘者将获得与课题相关的基础和研究训练，相对独立地承担相关的科研工作，协助指导研究生，申请科研经费。应聘者的申请材料严格保密。初审通过者将安排面试，面试时间另行通知。应聘者被正式录用后，其工资等有关待遇按照学校相关政策制度执行。优秀者有额外补贴。本实验室鼓励并支持年轻人在科学上发展并逐渐独立。 

此招聘长期有效。请应聘者将个人简历和个人计划通过电子邮件发送至:sguang@@@ustc.edu.cn

研究方向：

长期从事遗传学和分子生物学相关研究。

1. 真核细胞中RNA的表达与加工的调节。

2. 真核生物中转录调节机制。

3. 模式生物中非编码RNA的表达与调节机制。

4. 模式生物的遗传与发育。

承担科研项目情况：

承担973和基金委课题，同时获中组部青年**计划和中科院**计划资助。

申请过两个国家自然科学基金的面上项目：一个是研究非编码核糖核酸在生物体中的作用机制，另一个是非编码核糖核酸造成错靶效应的机制。

本实验室是在模式生物秀丽线虫里进一步研究小RNA 和RNA干扰对干细胞发育和分化的功能及调节机制。具体而言，包括干细胞发育和分化过程中核RNA干扰途径的内在功能，内源性小RNA的产生，以及RNA干扰的错靶现象的机理。这项研究不仅对理解小RNA和干细胞的基础生物学关系有重要意义，而且有助于更好地将小RNA和干细胞应用于研究和临床治疗的原因和机理。

1. 核RNA干扰通路的内在功能。在干细胞的发育和分化过程中，小RNA介导的基因表达调控是非常重要的，然而，其具体作用机制还不清楚。我们的初步研究表明，NRDE介导的小RNA核干扰途径对秀丽线虫干细胞的发育和分化是非常必要的。因此，要进一步了解核RNA干扰途径在此过程中的生理功能，我们必须首先寻找核RNA干扰的内在靶位，以及整个核RNA干扰途径的体系构造。

我们计划使用基因组测序的方法来: (A) 确认nrde通路调控的基因序列；(B)确认NRDE-2和NRDE-3直接结合的前RNA的序列；(C) 确认NRDE-3结合的小RNA的序列。那些同时被这三种方法检测到的基因才可能是核RNA干扰途径的真正调控靶位。接下来我们计划使用已经建立的遗传和生化方法来进一步证实它们的表达受nrde通路的调控，以及研究这个调控是如何进行的。寻找和阐明这些核RNA的调控靶位可以让我们更深入地研究nrde突变体里干细胞发育和分化缺陷。

2. 内源性小RNA的产生机理。动物体内小RNA的产生是一个精密调节的过程。异常的小RNA的表达往往会造成很多发育缺陷，例如癌症和生殖不育以及干细胞定向分化和发育的缺陷。然而，迄今为止小RNA的产生机制并不清楚。我们已经建立了一个高效的遗传筛选方法来研究在线虫里的小RNA的产生机理：NRDE-3在细胞内的定位取决于它是否结合小RNA。当结合小RNA的时候，NRDE-3定位于细胞核，如果不结合小RNA的时候，NRDE-3定位于细胞质。通过对NRDE-3的定位研究，我们发现在一些突变体内，NRDE-3可以结合异常的小RNA，这些小RNA在野生型动物中往往很难被检测到。我们推测这些突变体基因应该是小RNA表达的负调控基因。 我们计划进一步克隆这些突变体基因以及它们调控的小RNA，从而了解其作用机制。这项研究必将有助于我们更好地了解小RNA的产生和调节机制，从而帮助我们更好地了解人类疾病的产生原因，特别是在干细胞的发育和分化过程中小RNA的内在功能。

3. RNA干扰的错靶现象的机理。在将小RNA干扰技术运用于科学研究和疾病治疗的过程中，RNA干扰的错靶现象是研究人员都担心和正在研究的关键问题。通常的观念认为碱基的错配是不可避免的，从而造成错靶现象。然而，我们在研究中发现，一些RNA干扰的错靶现象是主动地遗传调控过程,而且这种错靶现象与核RNA干扰途径紧密相关。例如，错靶的小RNA会优先结合NRDE-3，运输到核里，诱导组蛋白３的９位赖氨酸(H3K9)的甲基化。

我们计划进一步通过一系列的遗传和生化的方法来研究RNA干扰的错靶现象的机理。例如，(1)通过RNA免疫沉淀(RIP)的方法，辨别错靶是起源于细胞质还是细胞核；(2)通过深度测序，阐明造成错靶现象的小RNA是否在序列和结构上有特异性；(3)为了进一步研究错靶现象的机理，我们已通过遗传筛选的方法发现了多个抑制错靶现象的突变体。通过克隆这些突变体基因，我们希望可以揭示错靶现象的产生和作用机理，从而帮助我们更好地设计和运用基于小RNA干扰的药物。

科研成果：

1.在包括Nature和Science在内的国际著名期刊上发表论文12篇（其中第一作者6篇），2篇论文被Faculty of 1000 Biology收录并给予高度评价，曾获得中国科学院院长奖及美国心脏协会博士后奖。

2.发现真核生物中无内含子的基因含有一些顺式作用的RNA序列元素，它们可以和细胞内的特定蛋白相互结合，来提高该无内含子基因的前mRNA的稳定性，poly(A)聚腺苷酸化，以及从细胞核到细胞质的运输；发现这些结合蛋白在正常情况下应用于含内含子的内源性基因的表达和加工。这项研究指出无内含子基因可以把细胞内正常基因表达和加工的所需因子转为己用。此研究为治疗病毒感染和癌症提供了新的思路(NAR 2005; MCB 2005)。

3.确认了高等动物中存在着细胞核里的基因干扰现象；发现了非编码RNA从细胞质转运到细胞核的新途径；发现了三个nrde基因；证明了非编码的小RNA可以结合到正在被转录的转录子上；发现细胞核RNA干扰的机理可能是通过抑制RNA聚合酶II，抑制转录的延伸，从而造成转录的提前终止；发现高等动物中非编码的小干扰RNA可以造成组蛋白的甲基化，而且这部分甲基化完全依赖于nrde基因；发展了模式生物整体上RNA-蛋白的免疫沉淀方法；发展了模式生物整体水平上转录活性的测量方法(Science, 2008；Nature, 2010)。

在包括Nature和Science在内的国际著名期刊上发表论文12篇（其中第一作者6篇），2篇论文被Faculty of 1000 Biology收录并给予高度评价。

代表性论文：

13.Xiangyang Chen (#), Fei Xu (#), Chengming Zhu, Jiaojiao Ji, Xufei Zhou, Xuezhu Feng (*), and Shouhong Guang (*) (2014) Dual sgRNA-directed gene knockout using CRISPR/Cas9 technology in Caenorhabditis elegans. Scientific Reports 2014 Dec. 22;4:7581.


1. Hui Mao, Xuezhu Feng, and Shouhong Guang (2013) Treating liver cancer with antibiotics? Acta Pharmacologica Sinica 34: 989–990; doi: 10.1038/aps.2013.102.

2. Feng X, and Guang S. (2013) Small RNAs, RNAi and the Inheritance of Gene Silencing in Caenorhabditis elegans. J Genet Genomics. 2013 Apr 20;40(4):153-60.

3. Sam Guoping Gu, Julia Pak, Shouhong Guang, Jay M. Maniar, Scott Kennedy, and Andrew Fire, (2012) Amplification of siRNA in Caenorhabditis elegans generates a transgenerational sequence-targeted histone H3 lysine 9 methylation footprint. Nature Genetics 44:157-164.

4. Burkhart, K.B., Guang, S., Bochner, A.F., and Kennedy, S., (2011) A pre-mRNA–associating factor links endogenous siRNAs to chromatin regulation. PLoS Genetics 7(8).

5. Guang, S., Bochner, A.F., Pavelec, D.M., Burkhart, K.B., Burton, N., and Kennedy, S., (2010) Small regulatory RNAs inhibit RNA Polymerase II during the elongation phase of transcription. Nature, 465:1097-1101

6. Guang, S., Bochner, A.F., Pavelec, D.M., Burkhart, K.B., Harding, S., Lachowiec, J., and Kennedy, S., (2008) An Argonaute transports siRNAs from the cytoplasm to the nucleus. Science 321:537-541 Research Article

7. Guang, S., Felthauser, A., and Mertz, J. (2005) Binding of hnRNP L to the pre-mRNA processing enhancer (PPE) of herpes simplex virus’ thymidine kinase gene enhances both polyadenylation and nucleocytoplasmic export of intronless mRNAs. Mol. Cell. Biol. 25:6303-6313.

8. Guang, S. and Mertz, J.E. (2005) PPE-like elements from intronless genes play additional roles in mRNA biogenesis than do ones from intron-containing genes. Nucleic Acid Res. 33(7):2215-2226.

9. Zeng, W., Zhang, X., Tu, X., Guang, S., Xiao, Y., and Shi, Y. (2001) Expression and purification of the DNA-binding domain of the human transcription factor E2F1. Protein Expr. Purif. 21(1):99-104.

10. Xia, Y.L., Wu, J.H., Guang, S., and Shi, Y. (2000) Proton NMR investigation of heme and surrounding proton in low-spin cyanide-ligated bacterial hemoglobin from vitreoscilla. Sci. China Ser (China). C 43(1):57-67.

11. Xia, Y.L., Wu, J.H., Guang, S., and Shi, Y. (1998) The application of nuclear magnetic resonance in paramagnetic metallic protein - a vitreoscilla hemoglobin. Acta Biophysica Sinica (China) 14(3):392-400.

12. Guang, S., Wu, J.H., Yu, T., Xia, Y.L., and Shi, Y. (1998) Solution structure of a fragment of the dimerization domain of DP-1 determined by 1H-nuclear magnetic resonance and distance geometry. Biochim. Biophys. Acta - Protein Structure and Molecular Enzymology 1429(1):18-28.

13. Guang, S., Wu, J.H., Tao, L., Xia, Y.L., and Shi, Y. (1998) Solution structure of a fragment of the dimerization domain of E2F-1 determined by circular dichroism, 1H-nuclear magnetic resonance and distance geometry. Biochim. Biophys. Acta - Protein Structure and Molecular Enzymology 1388(1):111-122.

14. 秀丽线虫细胞核内小干扰RNA调控基因表达的机制研究 冯雪竹; 光寿红 中国科学技术大学学报 2013-11-15

15. Proton NMR investigation of heme and surrounding proton in low-spin cyanide-ligated bacterial hemoglobin from Vitreoscilla 夏佑林; 吴季辉; 光寿红; 张海阳; 梁山; 施蕴渝 Science in China(Series C:Life Sciences) 2000-02-15

16. 低自旋氰配位紫色震颤菌血红蛋白血红素及其周围质子的核磁共振研究 夏佑林; 吴季辉; 光寿红; 刘琴; 张海阳; 梁山; 施蕴渝 中国科学C辑:生命科学 1999-10-15

17. 核磁共振波谱方法在顺磁金属蛋白-紫色震颤菌血红蛋白中的应用 夏佑林; 吴季辉; 光寿红; 刘琴; 张海阳; 粱山; 施蕴渝 生物物理学报 1998-09-30

荣誉奖励：

1.中组部青年**计划”入选者。

2.中国科学院“**计划”入选者。

3.获中国科学院院长奖及美国心脏协会博士后奖。

学术交流：

主持过第三届全国线虫大会以及第八届全国核糖核酸会议，也参加了全国非编码核糖核酸的香山会议。

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中国科技大学Cell子刊发表RNA研究新成果

生物体内存在大量不编码蛋白质的非编码RNA，它们广泛参与了关键性细胞功能的调控。近年来人们发现，非编码RNA出现异常与许多重要的疾病有关，了解这些RNA有助于更好的理解和治疗相关疾病。

小干扰RNA（siRNA）是一种广为人知的非编码RNA，能够调控细胞核中的基因表达。siRNA介导的染色质修饰已经在植物和酵母中被广泛研究，但科学家们对动物的这种染色质修饰还不够了解。

中国科学技术大学的研究人员日前发现，Nrde（nuclear RNAi defective）通路介导了siRNA诱导的组蛋白甲基化。这一成果发表在九月十日的Current Biology杂志上，文章的通讯作者是中国科技大学的光寿红（Shouhong Guang）教授和冯雪竹（Xuezhu Feng）博士。

线虫的Nrde（nuclear RNAi defective）通路可以将siRNA从细胞质转运到细胞核、调控转录延伸、诱导H3K9三甲基化和介导RNAi的跨代遗传。研究人员发现，结合NRDE的内源22G RNA和外源RNAi都能通过Nrde通路诱导序列特异性的H3K27三甲基化，而且这种H3K27me3状态可以遗传好几代。

此外，piRNA和WAGO-1相关的siRNA也能诱导H3K27甲基化。有趣的是CSR-1相关的内源siRNA不能触发H3K27甲基化，但外源dsRNA能够通过Nrde通路在CSR-1靶位点诱导H3K27甲基化。

进一步研究表明，H3K27三甲基化和H3K9三甲基化的遗传学要求并不相同，K27甲基化需要mes-2，而K9甲基化需要set-25和met-2。去除mes-2会使细胞核出现RNAi缺陷。这些结果说明，在线虫中dsRNA触发的染色质修饰，是一种涉及Nrde通路的序列特异性应答。

作者简介：

光寿红 1996年在中国科学技术大学生物系获得学士学位，1996-1999年师从中国科大施蕴渝院士进行多肽的溶液构象研究，并获得硕士学位。1999-2004年，在美国威斯康星大学癌症研究所师从Janet Mertz教授，研究真核生物中病毒起源的无内含子RNA的表达和调控机制，并获得博士学位。2005-2010年，作为博士后在威斯康星大学遗传系Scott Kennedy助理教授实验室，从事模式生物中小干扰RNA的功能和调控机理的研究。进一步研究小干扰RNA的功能和调控机制。在包括Nature和Science在内的国际著名期刊上发表论文12篇（其中第一作者6篇），2篇论文被Faculty of 1000 Biology收录并给予高度评价，曾获得中国科学院院长奖及美国心脏协会博士后奖。中组部青年**计划”入选者。

来源: 生物通 2015-9-15

解码RNA

——记中国科学技术大学生命科学院教授光寿红 

1990年，科学家给矮牵牛花插入一种催生红色素的基因，希望能够让花朵更鲜艳。但意想不到的事发生了：矮牵牛花完全褪色，花瓣变成了白色。科学界对此极度困惑。类似的谜团，直到美国科学家安德鲁•法尔和克雷格•梅洛发现核糖核酸（RNA）干扰机制才得到科学的解释。 

离不开的实验室 

DNA是遗传信息的主要载体，生物体的生理功能主要由蛋白质来执行。在DNA和蛋白质之间，RNA起着桥梁的作用——对于核糖核酸的所有，在进入大学前，我们所知道的仅此而已。进入中国科学技术大学生物系之后，光寿红逐渐被生命科学这座神秘花园所吸引，对此产生了浓厚的兴趣。

这所以宽松自由的学术文化氛围闻名的学校，学生有一年的时间学习基础课并对所有专业进行了解，在一年级期末可在全校范围内重新选择和转换专业，而整个本科阶段里则有至少四次的机会可重新选择自己的专业。面对如此多选择机会，光寿红遵从自己的兴趣完成了本科学业，并且在研究生阶段继续师从施蕴渝院士进行多肽的溶液构象研究。

凭借扎实的专业基础，光寿红有幸进入美国威斯康星大学攻读博士学位，进行博士后研究。在这所被视为美国公立的常青藤名校的癌症研究所，他师从Janet Mertz教授，研究真核生物中病毒起源的无内含子核糖核酸的表达和调控机制。博士毕业后，因为家庭原因他想继续留在麦迪逊，加上“博士后研究时，我想做些模式生物学的东西”，机缘巧合，“学校有个新到的助理教授 Scott Kennedy需要招人，我申请加入了他的实验室”。

实验室做什么？新加入学校的Kennedy教授和新加入实验室的光寿红都在思考，但他们都想找新的方向，做一些有意义的研究。于是，模式生物中小干扰核糖核酸的功能和调控机理的研究被他们锁定，这项研究一直延续到光寿红回国。

2010年，作为中国科学技术大学“青年千人”特聘教授，光寿红回到母校，进入生命科学院，继续研究小干扰核糖核酸的功能和调控机制。

从美国的实验室到中科大的实验室，不变的是光寿红的研究。现在，他带领团队在做真核细胞中核糖核酸的表达与加工的调节、真核生物中转录调节机制、模式生物中非编码核糖核酸的表达与调节机制以及模式生物的遗传与发育相关方面的研究。变化的是光寿红的身份，如今的他带领了一支由学生组成的“年轻”团队，虽然他们都没有多少研究经历，但热情和干劲让他们迅速成长。光寿红希望，自己能和他们快乐地做自己感兴趣的事。他相信，这段经历能帮助他们认识自己，为以后的工作和生活找准方向并打下基础。 

神奇的RNA干扰 

人们所知道的是，RNA（核糖核酸）仅仅是一类重要的生命物质，其中的信使RNA（mRNA，也叫编码RNA）是作为合成蛋白质的模板。人们所不知道的是，其他存在的非编码RNA也是人类基因组转录的产物。

随着科学家们从细菌到人的各种生物中陆续发现大量种类、数量的非编码RNA，越来越多的证据表明，一系列重大疾病的发生、发展与非编码RNA的调控失衡相关。随之而来，非编码RNA正在成为有前途的疾病标志物、药物靶点和潜在药物分子。2010年12月Science杂志在评选21世纪头十年的十大科学突破时，第一个提到的也是RNA研究，特别是非编码RNA的研究。

然而，无论国际还是国内，科学家偏重于mRNA的研究，而对非编码RNA的研究较为忽视，对其功能及机理的研究还仅仅处于起步阶段。

早期的试验表明，非编码RNA可以用来抑制癌基因和病毒基因的表达。对该项技术的研究和应用，是近年来全球生物医药行业的一个崭新领域。处于国际前沿领域的小核酸干扰技术已经成为中国生物制药的新希望，被应用到抗病毒、抗癌药物研制以及化妆品、农业、养殖业等领域。

然而，在非编码RNA被用于临床和制药之前，人们必须更深入地了解非编码RNA的产生机理、运输途径、作用专一性和体内功能等。

这个热点吸引了在RNA世界里研究的光寿红的注意，在2014年1月，国家自然科学基金支持项目“RNA干扰过程中错靶现象的遗传调控”开始立项，他凭借实验室早期尝试并成功地在秀丽线虫中建立了新的研究错靶现象的方法。这项研究试图从遗传学的角度出发，了解RNA干扰过程中错靶的作用方式，致力于寻找调控RNA干扰过程中错靶现象的遗传调控因子和分子机理。

光寿红他们所做的就是：研究模式生物秀丽线虫中siRNA调控基因表达的作用方式，通过遗传筛选的办法来寻找调控核RNA干扰的关键因子以及研究它们作用的分子机理。这项研究，将有助于人们更深入地了解RNA干扰造成生长和生殖缺陷的原因和机理。

他希望，“这项研究有助于我们更深入地了解错靶的原因和机理，从而不仅对理解小RNA的基础生物学有重要意义，而且有助于更好地将小RNA干扰技术用于研究和临床治疗。”

回国4年，光寿红忙碌而充实，申请过两个国家自然科学基金的面上项目：一个是研究非编码核糖核酸在生物体中的作用机制，另一个是非编码核糖核酸造成错靶效应的机制。

将于今年12月结题的项目“模式生物秀丽线虫中NRDE通路介导的siRNA基因干扰的机制研究”中的小RNA干扰技术的发现，是近十年来生命科学研究的重大突破之一，不仅可以加深人类对生命过程的认识，而且为人们在干预生命过程中增加了一种非常方便的手段。 

生命的密码 

与DNA相比，RNA种类很多，分子量相对较小，在遗传信息表达和调节过程中分别发挥作用。正因为RNA分子种类的多样性，它既可以是信息分子，也可以是功能分子。自始至终，光寿红对RNA的研究，都希望能揭开生命科学的神秘面纱并造福大众。因为，对任何一个科学家来说，一项目科研成果如果不能回馈社会，就是一个永远的遗憾。

尽管各项研究齐头并进，但光寿红的研究也有了不俗的成绩。他们发现了获得性遗传的新证据，发现非编码核糖核酸可以介导这一过程；阐明了非编码核糖核酸错靶现象的分子机理；建立了秀丽线虫中使用CRISPR/Cas9技术进行基因敲除的方法；同时他们发现非编码核糖核酸对其产生通路有记忆效应。

回到曾经飞扬青春的中国科学技术大学，光寿红享受着科研带给他的快乐。他主持过第三届全国线虫大会以及第八届全国核糖核酸会议，也参加了全国非编码核糖核酸的香山会议。同时，他还加入一个“973”团队，研究非编码核糖核酸在干细胞发育与分化中的作用。

目前，光寿红的实验室还在进一步研究非编码核糖核酸的产生和作用机制，虽然工作还才刚刚起步，但他为实验室规划了目标——希望阐明一些问题：获得性遗传是怎么样传递到后代去的？其在生物进化中起到了什么样的作用？非编码核糖核酸是如何调控基因转录过程的？其变异是如何导致发育异常以及人类疾病的？发展基因工程和细胞工程的方法治疗肿瘤相关疾病？

光寿红对未来充满信心，他期望，能将基础研究的成果和人类疾病紧密联系起来，以便更好地为国民经济服务，为社会进步和发展服务。

来源：科学中国人  2015年第6期