学科建设

细胞生物学科研究方向介绍


一、细胞生物学科中动物方向的相关研究

团队成员:滕春波,隋广超,王洋,王春生,史金铭,梁洋,井立佳、郑健、聂玉哲,李当当

(1)林源活性物质的研究与应用

我国的植物种类繁多,尤其是东北地区具有广阔森林区域,其中很多植物都能合成丰富的活性物质,是重要的药用植物资源,是我国医药发展的主要根基。因此,对林源活性成分进行开发和研究,将会使这类储备丰富的资源得到更为科学和有效的利用。我们利用各种先进的生物化学、分子生物学、细胞生物学及各种组学方法,研究林源活性物质在包括糖尿病、癌症等病症治疗方面的应用。重点内容如下:

1)药效机理研究:利用各种组学方法,系统分析活性物质在细胞内所靶向的生物学过程,认识其发挥抑制病变及预防疾病活性的分子机理。为林源活性物质的临床应用提供理论基础。

2)分子靶点研究:利用分子垂钓技术,富集和鉴定与活性物质结合的细胞内生物大分子,解析活性物质与这些靶向分子结合的分子机制和生物学功能。为药物分子的创新及改造提供基础信息。

3)联合给药研究:很多林源活性物质能够选择性抑制病变细胞并保护正常细胞,而现有临床药物往往对机体具有毒副作用。因此,林源活性物质与临床药物的联合使用,会在达到抑病功效的同时,减轻对病人的副作用。我们将结合基于细胞和动物模型的手段和组学方法,解析联合给药的协同效应和抑病活性的药效机理。

4)药物导入的研究:药物的精准导入对疾病的治疗具有重大意义。林源活性物质可以用于研制成为协助药物导入以及控制药物释放的天然生物医学材料,尤其是在精准控释抗癌药物方面的应用,以促进药物疗效及靶向效果。

(2)癌症及糖尿病等人类疾病的相关分子细胞学基础研究

细胞内的基因表达和蛋白质活性的异常是多种人类疾病,包括癌症和糖尿病,发生的首要主要原因,解析控制基因表达和蛋白功能的生物学过程,认识病症发生及恶化的分子机制,对人类疾病的预防和治疗具有重要意义。细胞生物学学科对人类疾病的基础研究包括以下几个方面:

1)组织干细胞增殖分化调节机制:主要以胰腺和肌肉为模型,研究干/祖细胞增殖分化调控机制,进行祖细胞治疗糖尿病、肌肉营养不良的基础研究;研究林源活性物质和微量金属元素对干/祖细胞及肿瘤细胞产生影响的分子机制。

2)癌细胞基因表达的调节机制:主要以乳腺癌和肝癌为研究模型,研究调节原癌基因和抑癌基因表达的表观遗传分子机制,所研究的分子调控机制主要包括:组蛋白修饰、非编码RNA功能、G-四链体形成、mRNA的稳定性及前体拼接、增强子的形成、转录调节蛋白的相分离,等等。

二、细胞生物学科中的植物方向相关研究

团队成员:詹亚光、曾凡锁、牛犇、尹静、由香玲、范桂枝、齐凤慧

细胞生物学科的植物研究方向主要包括:(1)以东北地区森林植物为研究对象,围绕遗传改良和细胞工程利用的总体目标,以应用基础研究为主,向基础研究和应用研究延伸;(2)瞄准学科前沿问题和关键技术,深入挖掘森林植物的抗逆、速生、细胞壁发育、木材形质、次生代谢和观赏性等基因资源,研究重要性状形成的分子基础和调控机理,结合常规育种和分子育种,开展良种选育和新品种的创制;(3)利用细胞工程、代谢工程等生物工程技术,挖掘森林植物和其共生菌,以及其它林木有益微生物中的重要药用活性成分(如萜类、酚类及皂苷等),进行高效合成、开发及利用。重点内容如下:

1、东北珍贵阔叶树种多用途良种选育、繁育技术创新及重要性状形成的分子机制研究

深入挖掘东北珍贵阔叶树种的抗逆、速生、细胞壁发育、木材形质和观赏性等相关基因资源,结合常规育种,开展水曲柳等珍贵阔叶树新品种的创制,尤其是针对繁育中的瓶颈问题,开展技术集成、创新和配套机制的研究。具体内容包括以下三个方面:

(1)通过种内和种间F1聚合优良性状,选育速生、抗逆、优质、抗病虫等多用途良种和新品种。同时,应用诱变与倍性育种,并结合基因编辑技术进行分子育种,以创制新种质,缩短育种和利用周期。

(2)针对东北珍贵阔叶树无性系繁育利用中的年龄效应等“瓶颈”问题,开展无性繁殖技术集成、创新和复幼机制的研究,建立优良繁殖材料规模化生产的配套技术体系,提高无性系良种使用率,推动良种化进程。

(3)研究木材发育、童期转变等重要性状形成的分子机制和调控技术,为林木的改良和利用提供理论依据和技术支持,以推进林木良种选育和繁育进程,提升林木分子基础研究水平。

2、林源活性物质合成调控与高效利用

以重要的林木及林下药用植物,包括白桦、刺五加、三七、汉麻、罗布麻等为试材,解析药用植物中的萜类、酚类及皂苷等抗肿瘤活性成分的高效合成调控及分子调控机制。主要内容包括:

(1)三萜及皂苷、汉麻二酚及罗布麻黄酮合成途径中关键功能基因的挖掘和鉴定;利用基因编辑技术及途径工程技术进行药用植物的遗传改良和新种质创制,为林木活性物质的高效利用提供新途径和新材料。

(2)利用植物组织、细胞等进行活性物质高效合成调控,解析环境因子、营养成分及信号分子诱导等调控机制,利用转录组学和代谢组学技术解析萜类及酚类代谢的调控网络,借助合成生物学及代谢工程技术合成活性物质及其前体高效,以促进其高效利用。

(3)分离和鉴定源自抗逆林木及药用植物的内生真菌,挖掘其生物功能和药用价值。规模化发酵和培养桑黄、桦树茸等大型药用真菌,探究其药用和保健价值的开发和利用。

3、几种五加科植物中皂苷合成的调控机制及利用生物反应器进行规模化生产的研究

五加科植物三七、龙牙楤木、刺五加都是我国重要的中药资源,其主要药用活性物质为五环三帖类物质。开展五加科这三种植物中生物合成皂苷的调控机制及生物反应器规模化生产技术研究,将为五加科植物皂苷类物质的规模化生物合成和生产提供重要理论依据,也为具有药用及保健活性的人参皂苷等的生产提供新的技术选择。

4、林木有益微生物资源挖掘与利用

开展对具有生态与经济价值的林木(包括毛果杨、文冠果、樟子松和蓖麻等)防病和促生微生物资源的收集,研究林木共生微生物组的组装机制与其发挥促生、防病及抗逆功能的分子机理。同时,针对松材线虫病等重大林木病害,分离和筛选防治森林病害的微生物菌株,并揭示其防病机制,以开发出高效的林木防病微生物制剂产品。



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