演讲 · 嘉宾
王艳丽

王艳丽

中国科学院生物物理研究所

王艳丽研究员主要从事CRISPR-Cas系统抗病毒的作用机理研究, 研究成果揭示了多种类型CRISPR-Cas系统的向导RNA生成及RNA-介导的核酸降解, 研究成果获得国内外同行的高度认可。目前已发表论文30余篇,引用次数1200余次;获得国家杰出青年、优秀青年基金等国家自然科学基金和科技部等多项支持。王艳丽研究员成功入选了第二批HHMI国际青年基金、获得了谈家桢生命科学创新奖、中青年领军人才、青年女科学家奖、万人计划、长江特聘教授等多种荣誉。

演讲报告题目摘要:
Cas9切割DNA及其被Acr抑制的分子机理

CRISPR/Cas系统是广泛存在于细菌和古菌中抵抗病毒、质粒等外源核酸的获得性免疫系统。II型的Cas9在RNA的介导下可以特异性的识别、切割dsDNA,具有可编辑性。因此被广泛用作基因编辑工具。Cas9处于活性状态下的结构是真正理解Cas9切割DNA的作用机制所必需的;而近年来新鉴定的NmeCas9则由于其相对比较小和脱靶率低的原因,有望成为一个更好的编辑工具,但其分子机制尚未被揭示。噬菌体编码的具有抑制CRISPR-Cas系统功能的蛋白被称为anti-CRISPR蛋白,这些蛋白可以作为基因编辑开关,调控Cas9的活性。
我们解析了NmeCas9的五种不同的状态:sgRNA结合状态、种子区域配对状态、催化前状态、催化状态、切割后产物结合状态的高分辨率结构,,逐步展示了Cas9切割目的DNA的每一个过程,同时揭示了两种不同的NmeCas9识别两种不同PAM的分子机制,进一步揭示了Cas9切割DNA的分子机制。同时,我们阐明了AcrIIC2, AcrIIC3抑制Nme1Cas9切割活性的分子机理。

研究方向:

CRISPR/Cas系统是原核生物抗免疫防御系统,是近年来发现的由小分子RNA介导的免疫系统。CRISPR/Cas广泛存在于原核生物中的一种由crRNA介导干扰系统,分为2大类。每一类包含不同的类型,其中,1类分为I型、III型、IV型;2类分为II型、V型、VI型。Ⅰ型CRISPR系统的crRNA加工成熟后,与多个Cas蛋白结合形成cascade 复合物,通过crRNA序列特异性地识别,并招募 Cas3蛋白对外源入侵核酸序列剪切。王艳丽课题组研究CRISPR 抗病毒机理,揭示了CRISPR系统获取新间隔序列的分子机理(Cell,2015);解析了Cascade复合物结构,揭示crRNA的产生及干扰外源入侵核酸的机制(Nature, 2014);成功解析了AcrF3及蛋白复合物的结构,揭示了病毒对抗细菌CRISPR 分子机制(Cell Research,2016),对病毒与宿主共同进化在分子层面提供了新的见解;并解析了Cas13a多种状态下的结构,阐明了其分子机理(Cell, 2017a;Cell, 2017b),解析了第二大类CRISPR系统中的C2C1的作用机制(Molecular cell , 2017),最近报道了Cas9的多种种不同的状态,逐步展示了Cas9切割目的DNA的每一个过程,进一步揭示了Cas9切割DNA的分子机制。上述成果为在工业、医药方面的应用以及作为基因组编辑工具等方面提供了重要的理论依据,同时也使该课题组在CRISPR研究方面处于世界领先地位。

学习和工作经历:

2015~至今,中国科学院大学,教授
2011~至今, 中国科学院生物物理研究所, 研究员
2006~2011,memorial Sloan-kettering Cancer Center, Senior Research Scientist
2006,美国佐治亚大学, 访问学者
2002-02--2005-01,中国科技大学 ,博士
1996--1999,中国农业科学院,硕士学位
1992-1996,武汉大学,学士学位

近期发表论文:
  1. 1. Sun W, Yang J, Cheng Z, Amrani N, Liu C, Wang K, Ibraheim R, Edraki A, Huang X, Wang M, Wang J, Liu L, Sheng G, Yang Y, Lou J, Sontheimer EJ, Wang Y. Structures of Neisseria meningitidis Cas9 Complexes in Catalytically Poised and Anti-CRISPR-Inhibited States. Mol Cell. 2019
  2. Thavalingam, A., Cheng, Z., Garcia, b., Huang, X., Shah, M., Sun W., Wang, M., Harrington, L., Hwang, S., Hidalgo-Reyes, Y., Sontheimer, E., Doudna, J., Davidson A., Moraes, T., Wang, Y., and Maxwell, K.. Inhibition of CRISPR-Cas9 ribonucleoprotein complex assembly by anti-CRISPR AcrIIC2. Nature Communication 
  3. You, L., Ma, J., Wang, J., Artamonova, D., Wang, M., Liu, L., Xiang, H., Severinov, K., Zhang, X., and Wang, Y. (2019) Structure Studies of the CRISPR-Csm Complex Reveal Mechanism of Co-transcriptional Interference. Cell 176, 239-253 e216
  4. Liu, L., Yin, M., Wang, M., and Wang, Y. (2019) Phage AcrIIA2 DNA Mimicry: Structural Basis of the CRISPR and Anti-CRISPR Arms Race. Mol Cell 73, 611-620 e613
  5. Swarts, D. C., Szczepaniak, M., Sheng, G., Chandradoss, S. D., Zhu, Y., Timmers, E. M., Zhang, Y., Zhao, H., Lou, J., Wang, Y., Joo, C., and van der Oost, J. (2017) Autonomous Generation and Loading of DNA Guides by Bacterial Argonaute. Mol Cell 65, 985-998 e986
  6. Liu, L., Li, X., Wang, J., Wang, M., Chen, P., Yin, M., Li, J., Sheng, G., and Wang, Y. (2017) Two Distant Catalytic Sites Are Responsible for C2c2 RNase Activities. Cell 168, 121-134 e112
  7. Liu, L., Li, X., Ma, J., Li, Z., You, L., Wang, J., Wang, M., Zhang, X., and Wang, Y. (2017) The Molecular Architecture for RNA-Guided RNA Cleavage by Cas13a. Cell 170, 714-726 e710
  8. Liu, L., Chen, P., Wang, M., Li, X., Wang, J., Yin, M., and Wang, Y. (2017) C2c1-sgRNA Complex Structure Reveals RNA-Guided DNA Cleavage Mechanism. Mol Cell 65, 310-322